MEMS考试复习题最终版

18. 平行板电容器的主要应用类型有哪几类

1) 惯性传感器 2) 压力传感器 3) 流量传感器 4) 触发传感器 5) 平行板执行器

19. 电容式压力传感器的工作方式有哪些

电容式压力传感器有两种工作模式，一种为非接触式方式，另一种为接触式方式，接触式压力传感器用来提高电容式压力传感器的线性度，并提供过载保护。非接触式压力传感器在测量范围内两极板不相互接触，依靠极板间距的变化来获得电容值的变化量，电容的变化量与极板间距成反比，因此非接触式压力传感器线性度较差；接触式压力传感器采用了不同的传感器原理，两极板在测量范围内相互接触，之间由介质层隔离，通过接触面积的变化获得不同的电容变化量，当极板接触后，电容值随压力成线形变化，通过优化设计，使得传感器的线性度和灵敏度都得到相应提高。

20. 电容式压力传感器与电路集成的主要方式有哪两种？

目前出现的集成绝对压力传感器的主要类型为：(1)CMOS工艺与表面牺牲层工艺相结合加工而成的集成绝对压力传感器；(2)CMOS工艺和微机械体加工工艺以及硅－玻璃阳极键合相结合加工而成的压力传感器。

（1，表面加工工艺与COMS工艺结合。2，COMS工艺与体硅微机械加工工艺结合，并采用阳极键合实现真空密封。）

第五章 热敏感与执行原理

21. 热量传递的四种机制（ppt上有）

1) 传导，即当存在温度梯度时，热量通过固体媒介传递。

2) 自然对流，即热量从表面传递到静止流体内部，流体里的温度梯度通浮力引起了液体的局部流动，

流体质量的运动促进了热传递。

3) 强迫对流，即热量传递到运动流体的内部，这种内部流体运动比自然热对流引起的热传递增强。 4) 辐射，即通过真空或空气中传播的电磁辐射引起热量的损失或增加。

22. 列举三种热传感器和热执行器的应用

热传感器的应用： 1) 惯性传感器

? 基于热传递原理的加速度计 ? 没有可动质量块的热加速度计 2) 流量传感器

? 热线式风速计 ? 热传递切应力传感器 3) 红外传感器

? 用于红外敏感的双金属结构

热执行器的应用： 1) 喷墨打印机

2) 双层片人工纤毛执行器 3) 横向热执行器

23. 简述热双层片人工纤毛执行器的工作原理

在循环的开始，两组执行器都抬高以举起微小的物体。其中一组先执行并会降低，另一组后降低，这样导致它携带的物体向前移动一小段。先降低的一组将先回到提升的位置，使物体在此向前移动一小段距离。接着，第二组执行器也提高，系统回到初始的位置。第一组的执行器被释放，而完成一个循环。通过一个周期，物体向前移动了一小段距离。而物体长距离的移动可通过重复循环实现。

24. 射频与微波系统中，常用的MEMS器件有哪些（画出示意图PPT296）

1) 双端固支梁谐振器 2) 双端自由梁谐振器 3) 等平面圆盘谐振器 4) 可变电容器 5) 微机械电感 6) 微机械开关

25. RF MEMS开关有哪几种主要的结构形

式？

1) 射频微机械膜开关 2) 射频微机械折叠梁开关 3) 射频微机械纹膜梁开关 4) 射频微机械折合梁开关

26. 重掺杂自停止工艺和键合工艺可用来实现何种器件？(ppt上有)

单片集成的加速度计、压力传感器

27. 列举三种常用的MEMS设计软件

Coventorware、Intellisuite、MEMS pro、Ansys

28. 体硅微机械加工主要有哪几种工艺？它们的主要原理和加工特点是什么？

1) 各向异性湿法腐蚀 主要原理：硅湿法腐蚀技术采用液态化学腐蚀液去除材料，刻蚀速率与晶向有

关。加工特点：可以加工得到独特的三维结构，加工成本比干法刻蚀的成本低很多。

2) 等离子体刻蚀 原理：利用等离子体的放电，产生具有化学活性的粒子，与衬底界面发生反应，最

终刻蚀出所需的结构。加工特点：不需要衬底与腐蚀液接触，简化了衬底的清洗步骤；所需的温度较低。

3) 深反应离子刻蚀 原理：采用刻蚀、钝化重复交替的方法。在钝化周期，在刻蚀表面淀积一层钝化

层，在随后的刻蚀周期，由于刻蚀粒子的轰击，槽底部的钝化层被选择性地刻蚀，在侧壁上的钝化层则可以起到保护作用，防止侧壁的腐蚀。加工特点：刻蚀速度快、侧壁陡直、可以在常温下刻蚀。

4) 各向同性湿法腐蚀

5) 气相刻蚀 原理：在室温下，XeF2是固体，BrF3则是液体。当压强小于100mtorr时，XeF2和

BrF3就可以分别升华或蒸发得到具有反应活性的气体，即使在室温下，这些气体也能与单晶硅或者多晶硅迅速反应，得到各向同性的刻蚀结构。但这些反应气体基本上不会刻蚀普通的掩膜材料，如二氧化硅，金属，甚至光刻胶。

29. 列举DRIE(深反应离子刻蚀)可实现的三种MEMS结构

微针、梳指状结构、刻硅槽

30. 牺牲层腐蚀的基本原理和特点，常用的结构层和牺牲层材料的选择与组合

基本原理及特点:在制造时，首先在硅片上沉积一层牺牲层。通过光刻确定牺牲层的外形并使其图形化，随后沉积并图形化结构层。牺牲层材料应为结构层提供支撑，这种支撑必须具备机械上的坚固性和化学上的可靠性。牺牲层在工艺过程中应当起可靠空间定位作用。牺牲层后来被选择地去除以释放压在上面的结构层。如果牺牲层腐蚀是在化学溶液中进行，那么这些液体必须除去才能制成最终的结构。 最常采用的材料组合是多晶硅（用作结构层）和磷硅玻璃（简称PSG，用作牺牲层）。磷硅玻璃能够承受多晶硅层的沉积。采用等离子腐蚀法可以使多晶硅图形化，这种方法对磷硅玻璃和氧化物的腐蚀速率较低。采用氢氟酸溶液除去磷硅玻璃的氧化物，氢氟酸溶液对于磷硅玻璃有很高的钻蚀腐蚀速率但对于硅的腐蚀速率却很小。

31. 应力、应变、本征应力、杨氏模量、谐振频率和品质因素。（名词解释）

应力：对于任意选择的横剖面，在剖面的整个面上都有连续的分布力作用。这个力的密度就称之为应力。

应变：支杆的单位伸长量表示应变。如果应变的方向垂直于梁的横截面，则这种应变就称为正应变。假设杆本来的长度为 ,在给定正应力的作用下，杆伸长到L,则杆的应变就定义为

本征应力：即使在室温和零外加负载的情况下，很多薄膜材料都存在内部应力的作用。这一现象称为本征应力。

杨氏模量：在小形变情况下，根据胡克定律，应力和应变互相成比例 ,比例常数E就称为弹性模量，弹性模量也称为杨氏模量，它是材料的固有性质。 谐振频率：谐振频率就是电路发生谐振时电量的频率。

品质因数：品质因数代表谐振峰的尖锐程度，可以有很多定义方法。从能量的角度来看，品质因数是系统中存储的总能量和每一个振荡周期中损失能量的比值。从数学上讲，品质因数与最大值一半处的宽度（FWHM）有关，即半功率点(或者77%幅度处)两频率之间的距离。谐振频率和FWHM之间的比值就是品质因数。