硅的各向异性腐蚀

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第 4期

新型惯性器件

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耦合效率有关。(撰写人：高峰审核人：闾晓琴 )

方法来获得作为结构单元的应力受控薄膜，这是整个工艺过程的精华所在；第二项是使用牺牲层技术来释放结构以允许其运动。为获得复杂的三维微结构，以连续添加牺牲层和结构层，可并分别采用恰当的光刻和刻蚀技术。硅表面工艺具有对微结构尺寸的控制较好，并且与 I c工艺兼容等优点。其缺点是纵向尺寸小。参考文献[][] t hnA C m le著 .微电子制造科学原理与 1美 Se e . o phl p l工程技术 .曾莹，严利人，纪民等译 .第二版 .北王京：电子工业出版社，0 3 55~ 6。 2 0. 5 52

光源相对强度噪声 (u n u nxagd i in u g agy a in u a gd qzos eg ( i t o reRe t eItni os ) a h n ) Lg u c l i ne s yN i hS av t e

光源相对强度噪声指光源输出能量的振荡，是宽带光源各种 Fuir量之间的拍频引起的附加 or分 e噪声，它用来描述光源的最大可用振幅范围，义为定均方光强度噪声 (方光强度在 lHz带宽内的波均

动，单位为 d// z与平均光功率的平方之间的 BXH ) 比值。光源相对强度噪声在注人电流为阈值时最大，随着温度的升高而增大。与谱宽成反比的光源附加噪声是光源相对强度噪声的主要噪声源，在光纤陀螺中采用宽带光源可以降低光源的相对强度噪声。在使用宽带掺铒光纤光源的光纤陀螺中，光源相对强度噪声决定了光纤陀螺的最小检测灵敏度。(撰写人：王学锋审核人：丁东发)

(撰写人：邱飞燕

审核人：徐宇新)

硅的各向异性腐蚀 ( u eg in i igf h ) g i exa gy x si d n u ( h ic nA i to i E c ig T eSl o ns r pc thn ) i o

硅的各向异性腐蚀，是指对硅的不同晶面具有不同腐蚀速率的一种硅加工工艺。这种腐蚀速率的各向异性是由硅的晶体学特性决定的。其腐蚀示意图如下：

光子噪声 ( u n i a h n ) P oo os ) g a gz zos eg ( h tn N i e

光子噪声是光电探测器的噪声之一。探测器工

作

时，即使输人光功率是恒定的，由于光功率是光子数的统计平均值，每一瞬时到达探测器的光子数是随机的，因此光生载流子的数目也是随机起伏的，这种随机起伏产生了噪声。因为这种噪声是光子数量起伏造成的，称为光子噪声。注人探测器的光功故率愈大，光子噪声就愈大。光子噪声电流与光电探各向异性腐蚀示意图

测器的光电流以及测量带宽两个参数的平方根成正比；果探测器存在内增益，如光子噪声电流则与该增益成正比。光纤陀螺的理论灵敏度受光子散粒噪声的限制。参考文献[]金国藩，景镇主编 .激光测量学 .北京：学出版 1李科社， 98 1 9 9

根据腐蚀剂的不同，硅的各向异性腐蚀可以分为湿法腐蚀和干法腐蚀。湿法腐蚀是指利用液态的 化学腐蚀剂与硅发生化学反应来进行腐蚀，常用含有羟基的 K H、 a H等碱性腐蚀剂。湿法腐蚀可 O NO以获得大的纵深比结构，但腐蚀速率和表面粗糙度较难控制，同时其腐蚀工艺也相当复杂。干法腐蚀是指利用原子游离基、子游离基和离子与硅表面分

(撰写人：王学锋

审核人：丁东发 )

相接触来进行腐蚀，常用方法有等离子体腐蚀、反应离子腐蚀( I ) RE和溅射腐蚀等。但常用的硅的各向 异性干法腐蚀并非缘于硅的晶体学特性，是由朝而向衬底离子通量的方向性决定的。干法腐蚀具有分辨率高、腐蚀各向异性能力强、自动化程度高等优点，但刻蚀深度相对湿法腐蚀来说较小。 参考文献[] M. lesok R Wi eik编著 .陶家渠，应选等 1 Ew npe. . e r g n李译.硅微机械传感器 .北京：中国宇航出版社，03 2 0

硅表面工艺 ( u ioming n i) Slo g i a a o g y ( icn b i S r c co c iigP o es u f eMi mahnn rcs ) a r

硅表面微机械制造工艺的简称，是一种在硅片表面通过淀积和牺牲层技术获得独立的能动的微机械结构的工艺。因为只在硅片表面进行工艺所以称

之为硅表面工艺。这种工艺包含两项关键技术：第项是采用低压化学气相淀积 ( P V这一类的 L C D)一

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导航与控制

20 05年第 4期

[]王寿荣编著 .微型惯性器件理论及应用 .南京： 2硅东南

大学出版社， 0 2 0 0 (撰写人：王岩审核人：徐宇新)

优良的电学性能和机械性能，且加工手段较为完而善，加速度计成为加速度计发展的一个重要方硅微向。

硅的各向同性腐蚀 (u eg in n igf i g i exa gt gxn s d o uh) T eSl o sto i E c ig ( h ic nIorpc thn ) i

硅微加速度计具有体积小、质量轻、结构简单、

硅的各向同性腐蚀，是指对硅的不同晶面具有相同腐蚀速率的一种硅加工工艺。其腐蚀示意图如下：SO掩膜层 i

成本低、可靠性高、冲击等优点，抗可以大批量制造， 致性好等特点。在航空、航天、汽车、生物医学等一

诸多领域有着十分广阔的应用前景，已有防撞气囊等成功的应用实例。目前硅微加速度计已接近陨性导航级水平，偏置稳定性达到 2,度因数稳定 0标性达到 5 p m。 0p

参考文献[]王寿荣 .硅微型惯性器件理论及应用 .南京：南大 1东学出版社，00 20

[]黄庆安 . 2硅微机械加工技术 .科学出版社， 9 16 9各向同性腐蚀示意图 (撰写人：邢朝洋审核人：赵采凡)

硅微加速度计静电力平衡电路 ( i ej uj Gu ii s d w a n ii inl pn e gda ( l rsai F re n i u c c根据腐蚀剂的不同，的各向同性腐蚀可以分 j gda igh n in l ) E etott oc硅B ln eC ruto co c ie icn) aa c i i fMi mahn dSl o c r i

为湿法腐蚀和干法腐蚀。湿法腐蚀是指利用液态的 化学腐蚀剂与硅发生化学反应来进行腐蚀，常用的腐蚀剂为 H H O F— N 3腐蚀系统。由于各向同性腐蚀产生的形状是由腐蚀溶液的浓度场来决定的，而且鉴于其腐蚀速率和腐蚀液浓度、温度的复杂关系，一

采用静电力再平衡回路原理的电路称静电力平衡电路，是硅微加速度计常采用的一种电路。

硅微加速度计静电力平衡电路如下图所示。 硅微加速度计一般都是差动电容的形式，可简化为图中所示。硅微加速度计静电力平衡电路主要有四部分组成：)表头及前置放大器电路； )流 1 2交放大和滤波器电路； )解调器电路；)校正网络电 3 4路。电路工

作原理如下：

般腐蚀过程较难控制。干法腐蚀是指利用原子游离基、分子游离基和离子与硅表面相接触来进行腐

蚀，常用方法有等离子体腐蚀等。 参考文献[] M Ew npe . . eeik编著 .陶家渠，应选等 1 . lesok R Wigr n李译.硅微机械传感器 .北京：中国宇航出版社，0 3 2 0[]王寿荣编著 .硅微型惯性器件理论及应用 .南京： 2东南大学出版社，0 0 2 0 (撰写人：王岩审核人：徐宇新)

①公共电极位置检测加速度计差动电容传感器的输出信号经前置放大电路和滤波环节将信号取出。为了获得高的灵敏度和大的噪声抑制能力，需要采用高频调制解调方

法，即在敏感电极上分别作用两个相位相反的高频振荡信号。当公共电极发生偏转时，因相应电容值发生变化，在公共电极上将感应出高频振荡信号，经过交流放大、敏解调后，相就可获得公共极板的位置

硅微加速度计 (u i i s uj) Sl o co g i a n d i ( ic nMir - we j imahnn c e r me r c iigA cl o t ) e e

硅微加速度计 (微机械加速度计 )一种微硅是

信号，即与加速度值成正比的直流信号。 ②静电力反馈控制电路解调出的直流电压信号通过反馈控制电路后转变为相应的力反馈信号作用于公共电极(或驱动电 极 )以产生所需要的反馈静电力 (上，或力矩)平衡，由加速度产生的惯性力 (力矩 )使加速度计始终或，工作在机械零位位置。

电子技术和微机械加工技术相结合的惯性仪表。其检测质量可以做到几毫克，微加速度计敏感元件硅采用单晶硅或多晶硅材料制作而成，加工工艺包括体微机械加工工艺、表面微机械加工工艺和 LG IA工艺等。硅微加速度计按照控制方式可分为开环工作方式和闭环工作方式。按照信号检测方式可分为电阻式、电容式和隧道电流式等。由于硅材料具有

采用静电力反馈控制回路能提高加速度计的输