Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

في الوقت الحقيقي DC-ديناميكية لتبديل طريقة يتحامل تحسين الوقت في Underdamped بشدة التهديب الميدان كهرباء MEMS المحركات

Published: August 15, 2014 doi: 10.3791/51251
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 3
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of California, Davis, 2Digital Light Projection (DLP) Technology Development, Texas Instruments, 3Birck Nanotechnology Center and the Department of Electrical and Computer Engineering, Purdue University

Summary

تصميم جهاز قوي من الميدان التهديب كهرباء النتائج المحركات MEMS في انخفاض ضغط بطبيعتها فيلم التخميد الظروف والأوقات تسوية طويلة عند تنفيذ عمليات التحويل باستخدام التقليدية خطوة يتحامل. في الوقت الحقيقي التحويل التحسن الوقت مع الطول الموجي DC-ديناميكية يقلل من الوقت تسوية من الميدان التهديب ممس المحركات عند الانتقال بين ما يصل إلى أسفل وأسفل إلى فوق الدول.

Abstract

ميكانيكيا وMEMS كهرباء الميدان التهديب underdamped المحركات معروف جيدا لعملية التحول السريعة في الرد على خطوة وحدة التحيز مساهمة الجهد. ومع ذلك، فإن المفاضلة لتحسين الأداء والتحول هي فترة تسوية طويلة نسبيا للوصول إلى كل ارتفاع الفجوة في الاستجابة لمختلف الفولتية المطبقة. تطبيق عابرة يعملون الطول الموجي التحيز لتسهيل انخفاض مرات التبديل للكهرباء MEMS الميدان التهديب مع المحركات عالية الجودة العوامل الميكانيكية. إزالة الركيزة الأساسية لالمحرك الميدان التهديب يخلق بيئة منخفضة التخميد الميكانيكية اللازمة لاختبار فعالية هذا المفهوم. إزالة الركيزة الأساسية أيضا لديه تحسن كبير على أداء موثوقية الجهاز في ما يخص فشل بسبب stiction. على الرغم من أن يتحامل DC-الديناميكي مفيد في تحسين وقت تسوية، فإن معدلات عدد كبير مطلوب لأجهزة MEMS نموذجية قد يضع متطلبات العدوانية بتهمة صلUMPS على رقاقة تصاميم متكاملة. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون هناك تحديات دمج إزالة خطوة الركيزة في الخلفية من خط-CMOS التجارية تجهيز الخطوات. التحقق التجريبي من المحركات ملفقة يدل على تحسين 50X في وقت التحول بالمقارنة مع خطوة يتحامل النتائج التقليدية. بالمقارنة مع الحسابات النظرية، فإن النتائج التجريبية هي في اتفاق جيد.

Introduction

أنظمة ميكانيكية إلكترونية صغيرة (MEMS) تستخدم عدة آليات لتحقيق يشتغل النزوح الميكانيكية. الأكثر شعبية هي الحراري، كهرضغطية، magnetostatic، والكهرباء. لمرة والتبديل قصيرة، يشتغل كهرباء هو الأسلوب الأكثر شعبية 1، 2. في الممارسة العملية، التصاميم الميكانيكية ثبط حاسمة من تقديم أفضل حل وسط بين الأولي وقت صعود والوقت تسوية. علي تطبيق التحيز العاصمة والمشغلات غشاء أسفل نحو القطب المنسدلة، والوقت ليس تسوية قضية هامة مثل الغشاء سوف المفاجئة إلى أسفل والتمسك عازلة المغلفة يشتغل القطب. وقد استفاد العديد من التطبيقات من المذكور كهرباء تصميم يشتغل 3-8. ومع ذلك، وجود عازل المغلفة القطب المنسدلة يجعل المحرك عرضة للشحن عازلة وstiction.

يمكن الأغشية MEMS على الاستفادة شالتصميم الميكانيكي nderdamped لتحقيق ارتفاع الوقت الأولي سريع. مثال على التصميم الميكانيكي underdamped هو كهرباء الميدان التهديب دفعتها (ايفا) MEMS. هذا الهيكل وقد عرضت أقل بكثير من التعرض للآليات الفشل النموذجية التي تصيب التصاميم كهرباء مقرها 9-20. غياب القطب المضاد الموازي وبالتالي الحقل الكهربائي الموازي هو لماذا تسمى هذه MEMS مناسب "التهديب الميدان" دفعتها (الشكل 1). لتصميم ايفا، يتم تقسيم القطب المنسدلة إلى قطبين منفصلة التي يتم وضع موازنة أفقيا إلى غشاء المتحرك، والقضاء تماما على التداخل بين الأجزاء المتحركة والثابتة للجهاز. ومع ذلك، فإن إزالة الركيزة من تحت غشاء المنقولة يقلل بشكل ملحوظ من ضغط التخميد الفيلم المكون مما يزيد من وقت التسوية. الشكل 2B مثال من الوقت تسوية ردا على القياسيهد خطوة يتحامل. عابرة، أو DC-ديناميكية تطبيق يتحامل في الوقت الحقيقي يمكن استخدامها لتحسين وقت تصفية 20-26. أرقام 2C و 2D توضيح كيف نوعيا الموجي متفاوتة الوقت يمكن أن تلغي فعالية رنين. الجهود البحثية السابقة تستخدم الطرق العددية لحساب الجهد وتوقيت دقيق للانحياز مدخلات لتحسين وقت التبديل. الأسلوب في هذا العمل يستخدم تعبيرات المدمجة شكل مغلق لحساب المعلمات الموجي التحيز الإدخال. بالإضافة إلى ذلك، ركز على العمل السابق مواز لوحة يشتغل. في حين تم تصميم الهياكل أن underdamped، ضغط فيلم التخميد لا تزال متاحة في هذا التكوين. طريقة يشتغل المقدمة في هذا العمل هو يشتغل الميدان التهديب. في هذا التكوين هو القضاء على نحو فعال ضغط فيلم التخميد. هذا يمثل حالة متطرفة حيث التخميد الميكانيكية من الحزم MEMS منخفض جدا. توضح هذه الورقة كيف لافتعال ديف ايفا MEMSالثلوج وإجراء قياس للتحقق من صحة تجريبيا مفهوم الموجي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. تصنيع ايفا MEMS ثابتة ثابتة الشعاع (انظر الشكل 3 للعملية تتلخص)

  1. الطباعة الحجرية فوق البنفسجية وحفر الرطب الكيميائي لثاني أكسيد السيليكون مع حمض الهيدروفلوريك مخزنة (تنبيه 27).
    1. استخدام أكسدة، وانخفاض المقاومة السيليكون الركيزة.
    2. ملء كوب زجاجي مع الأسيتون 28 (ما يكفي لغمر العينة)، ضع العينة في الأسيتون تملأ الكأس، ويصوتن لمدة 5 دقائق في sonicator حمام الماء.
    3. دون تجفيف، ونقل مباشرة على عينة من الأسيتون إلى دورق دورق مملوء ايزوبروبيل 29 ويصوتن لمدة 5 دقائق في حمام sonicator المياه.
    4. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح ايزوبروبيل لتتبخر من السطح).
    5. الجاف (جفاف خبز) العينة على موقد لتعيين 150 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة. سماح العينة للوصول RT بمجرد اكتمال خبز الجفاف.
    6. ضع العينة على ظرف من الدوار مقاومة للضوء.ماصة والاستغناء 1 مل من hexamethyldisilazane (HMDS) لكل 25 مم من القطر (تنبيه 30). Spincoat في 3،500 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. ماصة والاستغناء 1 مل من مقاوم الضوء الإيجابي لكل 25 مم من القطر (تنبيه 31). Spincoat العينة في 3،500 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. Softbake مقاومة للضوء لمدة 90 ثانية في 105 ° C على موقد.
    7. استخدام اليجنر قناع لفضح عينة للأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي من 350-450 نانومتر. استخدام الطاقة تعرض 391 ميغا جول / سم 2 (تنبيه 32).
    8. ملء كوب زجاجي مع TMAH المطور القائم (تنبيه 33) واستخدامها بما يكفي لغمر العينة بأكملها.
    9. ملء كوب زجاجي مع الماء منزوع الأيونات بسرعة لإنهاء تطوير لتجنب يتهدد.
    10. تطوير نموذج ل12-20 ثانية. تستنهض الهمم بلطف العينة المغمورة.
    11. بعناية وبسرعة إزالة عينة من الكأس التنمية وتغمره في الكأس ماء الشطف لمدة 10 ثانية.
    12. تفجير بعناية تجف العينة مع النيتروجين (لا تسمح للماء منزوع الأيونات لتتبخر من على سطح الأرض).
    13. فحص العينة تحت المجهر.
    14. إذا لزم الأمر، كرر الإجراء التطوير مع التعديلات في الوقت المناسب لتجنب يتهدد.
    15. استخدام البلازما رد الفعل ايون حفر (ري) إلى خشن السطح لتحسين ترطيب السطح. RIE إعدادات 34: 100 من سورة SCCM، القوة 100 W RF، 50 مليون طن غرفة الضغط، 1 دقيقة.
    16. ملء كوب تفلون مع كمية كافية من حفر أكسيد مخزنة (البنك المركزي البريطاني) لتغطية العينة.
    17. ملء كوب تفلون آخر مع منزوع الأيونات الماء لشطف وسيطة من العينة.
    18. غمر العينة في البنك البريطاني. معدل حفر هو 90-100 نانومتر / دقيقة.
    19. عندما حفر كاملة، شطف في الدورق تفلون الذي منزوع الأيونات الماء لمدة 10 ثانية. ثم شطف العينة في بالوعة تحت مياه جارية منزوع الأيونات لمدة 1-2 مفي.
    20. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للماء منزوع الأيونات لتتبخر من السطح).
    21. فحص العينة تحت المجهر.
    22. تكرار حفر وشطف الخطوات حسب الضرورة مع تعديلات في الوقت من أجل تجنب الإفراط في النقش وتحجيم للمقاومة للضوء.
    23. إزالة قناع مقاومة للضوء.
    24. ملء كوب زجاجي مع الأسيتون (ما يكفي لغمر العينة)، ضع العينة في الأسيتون شغل في كوب ويصوتن في sonicator حمام الماء لمدة 5 دقائق.
    25. مباشرة أخذ عينة من الكأس الأسيتون ووضعه في كوب مليء الكحول الآيزوبروبيل ويصوتن لمدة 5 دقائق في حمام sonicator المياه.
    26. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للايزوبروبيل لتتبخر من السطح).
  2. حفر الكيميائي الرطب من السيليكون مع هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم (TMAH) 25٪ وزنا (تنبيه 35).
    1. استخدام نظيفة 4 L الكأس.
    2. استخدام موقد مع thermocouple. استخدام سلة تفلون التي تحتوي على هوك في نهاية مقبض لعقد العينات. استخدام قضيب تحريك مغناطيسي للتحريض السليم للتخفيف من سطح السيليكون من فقاعات الهيدروجين التي تم إصدارها أثناء عملية الحفر السائبة.
      ملاحظة: ردود الفعل بين الحرارية وموقد يضمن تظل درجة حرارة مناسبة ثابتة في جميع أنحاء حفر. إذا لم يتم إزالة الهيدروجين المنبعث من السطح، قد قناع السيليكون الأساسية من TMAH.
    3. صب TMAH 25٪ وزنا يصل إلى العلامة 2 L من الكأس.
    4. وضع الحرارية في الحل وسخن إلى 80 درجة مئوية. إذا كان ذلك ممكنا، استخدام لاعبا اساسيا العرف أو المشبك لعقد الحرارية لمنع التداخل مع دوران شريط مغناطيسي.
    5. بمجرد أن تصل درجة الحرارة الى حل الضرورية، ووضع العينات في سلة تفلون ووضع سلة في حل شنقا عليه من شفة الكأس. تأكد من أن لا تقع سلةعلى الجزء السفلي من الكأس من أجل ترك المجال للقضيب تحريك مغناطيسي للتدوير.
    6. تعيين معدل دوران شريط مغناطيسي إلى 400 دورة في الدقيقة.
    7. معدل حفر من الحل هو 300-350 نانومتر / دقيقة. عمق حفر الضروري 4-5 ميكرون.
    8. عند انقضاء الوقت اللازم لإتمام حفر، وإزالة عينة من الحل وشطف مع الماء منزوع الأيونات لمدة 1-2 دقيقة.
    9. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للماء منزوع الأيونات لتتبخر من السطح).
    10. استخدام profilometer لقياس ارتفاع خطوة.
    11. إذا لم يتم التوصل إلى ذروة الخطوة، وضع العينات في حل مرة أخرى من أجل تحقيق الارتفاع المطلوب خطوة.
  3. حفر الرطب الكيميائي للجميع شافي 2 من الركيزة وحراريا تنمو 500 نانومتر آخر من شافي 2.
    1. ملء كوب تفلون مع حمض الهيدروفلوريك 49٪ من حيث الحجم (تنبيه 36). استخدام المبلغ الذي يكفي لتغطية العينة.
    2. ملء كوب تفلون مع الماء منزوع الأيونات لشطف العينة. استخدام المبلغ الذي يكفي لتغطية العينة.
    3. حفر العينة مع حمض الهيدروفلوريك. ترك العينة في حل حتى كل من شافي 2 وإزالتها. منذ هو الحل عالية التركيز، فإن حفر تحدث بسرعة نسبيا.
    4. شطف لمدة 10-20 ثانية في الدورق تفلون مملوء بالماء منزوع الأيونات.
    5. شطف العينة جيدا تحت الماء الجاري منزوع الأيونات في حوض لمدة 1-2 دقيقة.
    6. خلط محلول H 2 SO 4: H 2 O 2 (حمض الكبريتيك: بيروكسيد الهيدروجين، سمكة البيرانا نظيفة) في نسبة 1: 1 في كوب تفلون (تنبيه 37). استخدام ما يكفي لتغطية العينة.
    7. ملء كوب تفلون مع الماء منزوع الأيونات لشطف العينة.
    8. غمر العينة في H 2 SO 4: H 2 O 2 لمدة 7-10 دقيقة.
    9. لفترة وجيزة، 10 ثانية، وشطف العينة في دورق ماء الشطف.
    10. شطف جيدا العينة في بالوعة تحت مياه جارية منزوع الأيونات لمدة 1-2 دقيقة.
    11. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للمياه لتتبخر من السطح).
    12. أداء الأكسدة الحرارية الرطبة لزراعة 500 نيوتن متر من شافي 2.
  4. الطباعة الحجرية فوق البنفسجية وحفر الرطب الكيميائية لنمط وشافي 2 لفضح السيليكون التي هي بمثابة طبقة فداء للإفراج النهائي للعوارض ثابتة ثابتة.
    1. ملء كوب زجاجي مع الأسيتون (ما يكفي لغمر العينة)، ضع العينة في الأسيتون شغل في كوب ويصوتن في sonicator حمام الماء لمدة 5 دقائق.
    2. مباشرة أخذ عينة من الكأس الأسيتون ووضعه في كوب مليء الكحول الآيزوبروبيل ويصوتن في sonicator حمام الماء لمدة 5 دقائق.
    3. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للايزوبروبيل لتتبخر من السطح).
    4. الجاف (جفاف خبز) العينة على موقد لتعيين 150 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة. السماح رانه أخذ عينات للوصول RT بمجرد اكتمال خبز الجفاف.
    5. باستخدام spincoater مقاومة للضوء، HMDS spincoat على العينة عند 3،500 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. باستخدام spincoater مقاومة للضوء، spincoat مقاومة للضوء إيجابي على عينة إلى 3،500 دورة في الدقيقة في مدة 30 ثانية. Softbake مقاومة للضوء لمدة 90 ثانية في 105 درجة مئوية على موقد.
      ملاحظة: استخدم 1 مل لكل 25 ملم من كل قطر العينة.
    6. استخدام اليجنر قناع لفضح عينة للأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي من 350-450 نانومتر. استخدام الطاقة تعرض 391 ميغا جول / سم 2.
    7. ملء كوب زجاجي مع مطور استنادا TMAH واستخدام ما يكفي لغمر العينة بأكملها.
    8. ملء كوب زجاجي مع الماء منزوع الأيونات بسرعة لإنهاء تطوير لمنع يتهدد.
    9. تطوير نموذج ل12-20 ثانية.
    10. بعناية وبسرعة إزالة عينة من الكأس التنمية وتغمره في الكأس ماء الشطف لمدة 10 ثانية.
    11. شطف العينة في بالوعة تحت تشغيلها منزوع الأيونات ثالعاطر لمدة 1-2 دقيقة.
    12. الجافة بعناية مع النيتروجين (لا تسمح للمياه لتتبخر من السطح).
    13. فحص العينة تحت المجهر.
    14. إذا لزم الأمر، كرر الإجراء التطوير مع التعديلات في الوقت المناسب لتجنب يتهدد.
    15. استخدام البلازما لRIE خشن السطح لتحسين ترطيب السطح. إعدادات RIE: 100 من سورة SCCM، القوة 100 W RF، 50 مليون طن غرفة الضغط، 1 دقيقة.
    16. ملء كوب تفلون مع كمية كافية من البنك البريطاني لتغطية العينة.
    17. ملء كوب تفلون مع الماء منزوع الأيونات لشطف وسيطة من العينة.
    18. غمر العينة في البنك البريطاني. معدل حفر هو 90-100 نانومتر / دقيقة.
    19. عندما حفر كاملة، شطف في الدورق تفلون الذي منزوع الأيونات الماء لمدة 10 ثانية. ثم شطف العينة تحت مياه جارية منزوع الأيونات في حوض لمدة 1-2 دقيقة.
    20. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للمياه لتتبخر من السطح).
    21. فحص العينة تحت microscopه.
    22. تكرار حفر وشطف الخطوات حسب الضرورة مع تعديلات في الوقت من أجل تجنب الإفراط في النقش وتحجيم للمقاومة للضوء.
    23. ملء كوب زجاجي مع الأسيتون (ما يكفي لغمر العينة)، ضع العينة في الأسيتون تملأ الكأس، ويصوتن في sonicator حمام الماء لمدة 5 دقائق.
    24. مباشرة أخذ عينة من الكأس الأسيتون ووضعه في كوب مليء الكحول الآيزوبروبيل ويصوتن في sonicator حمام الماء لمدة 5 دقائق.
    25. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للايزوبروبيل لتتبخر من السطح).
  5. تفل إيداع 20 نانومتر من 100 نانومتر وتي من الاتحاد الافريقي. ويقدم الفيلم بأنه طبقة البذور الكهربائي للخطوة عملية الطلاء الكهربائي اللاحقة. المعلمات الاخرق هي: DC قوة 100 واط، الضغط ترسب 8 طن متري 100 من سورة SCCM، ضغط قاعدة 3 × 10 -6 T.
    1. تنفيس غرفة العملية أو قفل الحمل إلى الغلاف الجوي.
    2. تحميل العينة إلىغرفة العملية أو قفل الحمل.
    3. ضخ غرفة العملية أو قفل تحميل لفراغ.
    4. الانتظار حتى تحقق الغرفة عملية ضغط قاعدة 3 × 10 -6 T.
    5. ضع العينة إلى المكان المناسب للترسب.
    6. ضبط ضغط الغرفة إلى 8 طن متري بحلول الأرجون تتدفق في النظام. معدل التدفق الذي تحتاجه لتحقيق 8 ميليتسلا يعتمد اعتمادا كبيرا على نوع النظام المستخدم. الأداة المستخدمة الاخرق لهذا العمل استخدمت معدل تدفق 100 SCCM.
    7. تفعيل مصدر في الهدف التيتانيوم.
    8. Presputter التيتانيوم في 300 W لمدة 20 دقيقة.
    9. تفل 20 نانومتر من التيتانيوم في 100 W. الوقت الدقيق من ترسب تعتمد بشكل كبير على نوع من استخدام النظام. لأداة الاخرق المستخدمة في هذا العمل، 5 دقائق ضروري لتحقيق 20 نانومتر.
    10. إيقاف مصدر مع الهدف التيتانيوم الاخرق.
    11. تفعيل مصدر في الهدف الذهب.
    12. Presputter الذهب عند 100 واط لمدة 2 دقيقة.
    13. تفل100 نانومتر الذهب عند 100 W. الساعة ترسب المحدد يعتمد بشكل كبير على أداة الاخرق الذي يتم استخدامه. لأداة الاخرق المستخدمة في هذا العمل، 10 دقيقة ما يكفي لتوفير 100 نانومتر من الذهب.
    14. إيقاف مصدر مع الهدف الاخرق الذهب.
    15. إغلاق صمام الغاز عار.
    16. تنفيس غرفة العملية أو قفل الحمل.
    17. تفريغ العينة مرة واحدة في غرفة العملية أو قفل حمولة تصل إلى الغلاف الجوي.
    18. ضخ قفل الحمل أو غرفة العملية وصولا الى فراغ عالية.
  6. الأشعة فوق البنفسجية الطباعة الحجرية لخلق العفن مقاومة للضوء التي تعرف هندسة شعاع ثابت ثابت.
    1. ملء كوب زجاجي مع الأسيتون (ما يكفي لغمر العينة)، ضع العينة في الأسيتون شغل في الكأس لمدة 5 دقائق.
    2. مباشرة أخذ عينة من الكأس الأسيتون ووضعه في كوب مليء ايزوبروبيل لمدة 5 دقائق.
    3. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للايزوبروبيل لتتبخر من السطح).
      4. <لى> الجاف (جفاف خبز) العينة على موقد لتعيين 150 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة. سماح العينة للوصول RT بمجرد اكتمال خبز الجفاف.
    4. باستخدام spincoater مقاومة للضوء، HMDS spincoat على العينة عند 3،500 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. باستخدام spincoater مقاومة للضوء، spincoat مقاومة للضوء إيجابي على عينة إلى 2،000 دورة في الدقيقة في مدة 30 ثانية. Softbake مقاومة للضوء لمدة 90 ثانية في 105 درجة مئوية على موقد.
      ملاحظة: استخدم 1 مل لكل 25 ملم من كل قطر العينة.
    5. استخدام اليجنر قناع لمحاذاة وفضح عينة للأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي من 350-450 نانومتر. استخدام الطاقة تعرض 483 ميغا جول / سم 2.
    6. ملء كوب زجاجي مع TMAH المطور مقرها واستخدام ما يكفي لغمر العينة بأكملها.
    7. ملء كوب زجاجي مع الماء منزوع الأيونات بسرعة إنهاء وضع من أجل منع يتهدد.
    8. تطوير نموذج ل12-20 ثانية.
    9. بعناية وبسرعة إزالة عينة من الكأس التنمية وsubmERGE ذلك في كوب ماء الشطف لمدة 10 ثانية.
    10. شطف العينة في بالوعة تحت مياه جارية منزوع الأيونات لمدة 1-2 دقيقة.
    11. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للمياه لتتبخر من السطح).
    12. فحص العينة تحت المجهر.
    13. إذا لزم الأمر، كرر الإجراء التطوير مع التعديلات في الوقت المناسب لتجنب يتهدد.
  7. MEMS بالكهرباء الذهب شعاع.
    1. استخدام L 1 كوب زجاج الكأس.
    2. ملء كوب مع 700 مل من حل بالكهرباء الذهب جاهزة للاستخدام (تنبيه 38). مكان شغل الكأس تجاريا متاحا على موقد.
    3. تعيين موقد إلى 60 درجة مئوية. استخدام الحرارية لضمان أن الحل يبقى في درجة الحرارة المطلوبة. مرة واحدة وصلت الحل درجة الحرارة المطلوبة، إرفاق نموذج لاعبا اساسيا الذي يحمل الأنود، الشغل (العينة)، والحرارية.
    4. تعيين العرض الحالي إلى السعة المناسبة استنادا إلى المعرضمنطقة المعدنى ااا من العينة. كثافة الحالية مستمرة من 2 مللي أمبير / سم 2 ويستخدم.
    5. ويستخدم الأنود الفولاذ المقاوم للصدأ.
    6. ربط مباشرة إلى القطب الموجب والأرض لالعينة.
    7. معدل الترسيب هو 250-300 نانومتر / دقيقة. سمك النهائي لشعاع ثابت ثابت هو 0.5 ميكرون. مع الأخذ بعين الاعتبار أن التقريبية 4: وجود نسبة 1 في معدلات حفر من مطلي بالذهب باءت بالفشل (عند إزالة طبقة البذور باءت بالفشل)، ومطلي شعاع إلى 1 ميكرون.
    8. عند انقضاء الوقت اللازم، وإيقاف العرض الحالي، افصل يؤدي من الأنود والشغل، وإزالة عينة، وشطف جيدا تحت الماء الجاري منزوع الأيونات في حوض لمدة 1 دقيقة.
    9. ضربة الجافة العينة مع النيتروجين (لا تسمح للمياه لتتبخر من السطح).
    10. استخدام المجهر وprofilometer للتحقق من اكتمال الكهربائي.
  8. حفر العفن مقاومة للضوء.
    1. ز سخنكوب معشوقة مليئة متجرد مقاوم الضوء على موقد مخصص ل110 ° C (تنبيه 39). غمر العينة في المحلول لمدة 1 ساعة.
    2. إزالة كوب من موقد والسماح الحل وأخذ عينات للوصول RT.
    3. عينة شطف جيدا تحت الماء الجاري في حوض لمدة 1-2 دقيقة.
    4. غمر العينة في دورق مملوء الأسيتون لمدة 5 دقائق.
    5. غمر العينة في دورق مملوء ايزوبروبيل لمدة 5 دقائق.
    6. تجفيف عينة مع النيتروجين (لا تسمح للايزوبروبيل لتتبخر من السطح).
    7. فحص العينة تحت المجهر وقياس ارتفاع خطوة من الاتحاد الافريقي مطلي مع profilometer. كرر الخطوات التنظيف إذا لزم الأمر.
  9. حفر الرطب تي / الاتحاد الافريقي طبقة البذور الكيميائية.
    1. عينة مكان في البلازما RIE واستخدام المعلمات التالية: 100 من سورة SCCM، 100 W، 50 مليون طن لمدة 30 ثانية.
    2. ملء تفلون أو الزجاج الكأس مع الاتحاد الافريقي منمش (تنبيه 40). استخدام بما فيه الكفايهح لتغطية العينة كلها.
    3. ملء تفلون أو الزجاج مع كوب ماء منزوع الأيونات. وهذه الكأس بمثابة كوب شطف وسيط لإنهاء بسرعة حفر الاتحاد الافريقي.
    4. غمر العينة في منمش الاتحاد الافريقي. معلمات حفر - RT، 7-8 نانومتر / ثانية، وتحريكها. مرة واحدة اكتمال حفر، غمر العينة في دورق ماء الشطف وتستنهض الهمم برفق لمدة 10-20 ثانية.
    5. شطف العينة جيدا تحت الماء الجاري منزوع الأيونات في حوض لمدة 1-2 دقيقة.
    6. النيتروجين ضربة الجافة (لا تسمح للمياه لتتبخر من على سطح الأرض).
    7. تفقد حفر تحت المجهر، وإذا لزم الأمر، كرر حتى تتم إزالة كل من الاتحاد الافريقي المناطق المكشوفة.
    8. أداء البلازما RIE مرة أخرى على العينة مع المعلمات التالية: 100 من سورة SCCM، 100 W، 50 مليون طن لمدة 30 ثانية.
    9. ملء كوب تفلون مع بنك انجلترا (ما يكفي لغمر العينة).
    10. ملء تفلون مع الماء منزوع الأيونات لشطف العينة.
    11. غمر العينة في البنك البريطاني في RT. ومعدل حفر و15-18 نانومتر / min.When الوقت حفر كاملة، وإزالة عينة من كوب وتغمره في الكأس لمدة 10-20 ثانية شطف.
    12. شطف العينة جيدا تحت الماء الجاري منزوع الأيونات في حوض لمدة 1-2 دقيقة.
    13. النيتروجين ضربة الجافة (لا تسمح للمياه لتتبخر من على سطح الأرض).
    14. تفقد حفر، وإذا لزم الأمر، كرر حتى يتم إزالة كافة التيتانيوم من المناطق المكشوفة. تقليل الوقت حفر لتجنب تخفيض كبير.
  10. إجراء جفاف الخواص XeF 2 حفر (تنبيه 41) التي تزيل بشكل انتقائي السيليكون وتطلق الاتحاد الافريقي الحزم ثابت ثابت.
    1. تنفيس غرفة العملية إلى الغلاف الجوي.
    2. تحميل العينة في غرفة العملية.
    3. ضخ النظام وصولا الى الفراغ.
    4. الوقت حفر تعتمد بقوة على المنطقة المكشوفة ونوع نظام حفر المستخدمة. لهذه العينة يتم استخدام الضغط من 3 T مع دورة 30 ثانية. وتستخدم 10 دورات. معدل حفر من 110-120 نانومتر / يستخرج دقيقة.
    5. حالما يتم تعيين المعلمة حفر في النظام، حفر طبقة السيليكون الأضاحي.
    6. عندما حفر اكتمال تنفيذ الخطوات اللازمة لضمان تطهير الغازات السامة وإزالتها قبل التنفيس النظام إلى الغلاف الجوي. النظام في هذه الدراسة لديه عملية التي تنفذ تلقائيا هذه الخطوة تطهير.
    7. تنفيس غرفة العملية إلى الغلاف الجوي.
    8. إزالة العينات بعناية.
    9. ضخ الغرفة العملية وصولا الى الفراغ.

2. التجريبية التحقق من ديناميك الموجي

  1. عينة الحمل على محطة التحقيق DC.
    1. ضع العينة على تشاك لمحطة التحقيق DC.
    2. تفعيل فراغ تشوك لعقد عينة أسفل.
    3. استخدام DC المتلاعبين التحقيق تلميح إلى وضع نصائح التنغستن التحقيق على منصات يتحامل الجسور MEMS.
    4. استخدام المجهر لمحطة التحقيق DC لعرض وتحديد المواقع بدقة من طرف التنغستن التحقيقق على DC يتحامل منصات للجهاز. تم بحثها شعاع ثابت ثابت مع الحية طرف إشارة التحقيق بينما يتم بحثها هدم الأقطاب مع تلميح التحقيق الأرض.
  2. برنامج ديناميكي إشارة يتحامل على مولد وظيفة.
    1. استخدام القيم المحسوبة للموجة الأولى معلمات 20.
    2. اختيار وظيفة الموجي التعسفي على مولد وظيفة لإنشاء الموجي الديناميكي.
    3. إدخال المعلمات وقت الموجي. اعتمادا على نوع وظيفة مولد، تبدأ المعلمة مرة الأولى بعد بضعة ميكروثانية (في مقابل 0 μsec). والفترة الفاصلة بين الأولى والثانية المعلمة وقت يكون الوقت محسوب سوف يستغرق شعاع للوصول إلى فجوة التجاوز. وينبغي أن تكون الفترة الفاصلة بين المعلمة مرة ثانية وثالثة طويلة بما فيه الكفاية للسماح لشعاع للوصول إلى التوازن تماما مع الحد الأدنى من التذبذب. عند إدخال المعلمات الوقت لتعمل في الاتجاه المعاكس (من سحب دوسفل لاطلاق سراح)، فإن الوقت الفجوة التجاوز تحديد الفاصل الزمني بين المعلمة الساعة الثالثة وإيقاف تشغيل. سيكون هناك فاصل زمني الخامس تحتاج إلى إعادة تشغيل الموجة. لهذا الفاصل الزمني تصريح الوقت الكافي لشعاع للوصول إلى التوازن قبل استئناف الدورة.
    4. إدخال المعلمات الجهد الموجي. سوف الفولتية يكون جزء من الجهد الفعلي تطبيقها على شعاع لأن هذا إشارة سيمر من خلال مكبر للصوت خطي. كانت القيم المبرمج في المولد وظيفة لهذه الدراسة 1/20 من الجهد الفعلي.
    5. وصل الناتج من المولد إلى وظيفة عالية السرعة عالية الجهد مكبر للصوت الخطية.
    6. وصل الناتج من مكبر للصوت الخطية إلى الذبذبات الرقمية مع معدل أخذ العينات من 300 ميغاهرتز. يتم استخدام الذبذبات للتحقق من إشارة خرج من مولد الموجي التعسفي.
    7. وصل الناتج من مكبر للصوت الخطية إلى المتلاعبين DC. تأكد من المولد وظيفة هوقبالة أثناء تنفيذ هذه الخطوة.
  3. الإعداد وقياس مع vibrometer الليزر دوبلر (LDV)
    1. موقف رئيس الذي يحمل LDV على العينة.
    2. بدوره على الليزر.
    3. استخدام المجهر التي تتكامل مع LDV للعثور على شعاع المطلوب لقياس.
    4. تركيز الليزر على مركز الجسر MEMS. هذه هي النقطة القصوى انحراف.
    5. ضمان شدة انعكاس شعاع الليزر كافية لقياس دقيقة.
    6. ضبط الوقت أخذ العينات لمعدل أخذ العينات المناسبة. يستخدم هذا القياس معدل أخذ العينات من 5.1 ميغاهيرتز.
    7. حدد النزوح مقابل وقت الإخراج لLDV.
    8. تحديد وضع القياس المستمر.
    9. تطبيق إشارة يتحامل على الجسور MEMS. سوف LDV التقاط تأثير رنين في الوقت الحقيقي.
    10. ضبط توقيت والجهد المعلمات على مولد وظيفة لتحقيق الحد الأدنى من التذبذب شعاع على المنسدلة وإطلاقالعمليات.
    11. مرة واحدة القيم المثلى وجدت إيقاف إشارة يتحامل.
    12. إيقاف تشغيل وضع القياس المستمر LDV.
    13. رفع نصائح DC التحقيق حتى من منصات يتحامل.
    14. وربط مدخلات اثار المولد وظيفة إلى الإخراج اثار واجهة الأجهزة LDV. في هذه الدراسة تم استخدام كابل BNC لهذا الاتصال.
    15. تعيين مولد وظيفة الاعتراف الزناد خارجي من النظام LDV.
    16. تعيين البرمجيات LDV لتحريك مولد وظيفة عندما يبدأ وضع فحص قياس.
    17. تعيين البرمجيات LDV إلى وضع المسح الضوئي واحد. فإن فحص وقت واحد تكون مدة الموجي.
    18. إسقاط نصائح التحقيق DC التراجع على منصات يتحامل الجسر MEMS.
    19. التقاط إشارة مسح من خلال تفعيل وضع قياس LDV.
    20. حفظ البيانات في الوقت النزوح مقابل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يتم استخدام الإعداد في الشكل 4 لالتقاط انحراف مقابل خصائص الوقت الجسور MEMS. باستخدام الليزر دوبلر vibrometer في الوضع في القياس المستمر، والجهد والوقت المعلمات دقيقة ويمكن الاطلاع أن يؤدي التذبذب في الحد الأدنى شعاع للارتفاع الفجوة المطلوب. الشكل 5 يوضح على سبيل المثال انحراف شعاع المقابلة لارتفاع فجوة 60 V. يعتبر أن تتم إزالة تقريبا كل من التذبذب. ليس فقط الموجي الديناميكي مفيد لارتفاع فجوة واحدة، ولكن لجميع من فجوة محتملة المرتفعات. ويتجلى هذا في الشكل 6 و 7 الشكل لعمليات كل من المنسدلة والإفراج عنهم، على التوالي. يتم تقديم شكل موجة ديناميكية حساب وقياس تستخدم لتحقيق القياسات في الأرقام السابقة في أرقام 8 و 9 على التوالي.

ALT = "الشكل 1" SRC = "/ الملفات / ftp_upload / 51251 / 51251fig1highres.jpg" />
الرقم 1. 2D رسم وSEM صورة الجسور MEMS المستخدمة في هذه الدراسة. (A) ملف 2D. (B) أعلى نظرا الجسور MEMS. (C) SEM ملفقة من جهاز الفعلي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2. رسم جسر MEMS underdamped ردا على خطوة المدخلات وزمنية متفاوتة استجابة. (A) خطوة وحدة التحيز تطبيقها. (B) استجابة MEMS underdamped جسر لخطوة وحدة الإدخال. (C) زمنية مختلفة / الديناميكي التحيز الإدخال. (D) استجابة جسر MEMS لآخر مساهمة متفاوتة.rget = "_ على بياض"> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 3
الرقم 3. تلخيص عملية تدفق للMEMS الجسور. (A) مكسد الركيزة السيليكون. (B) حفر السائبة من الركيزة السيليكون. (C) إعادة أكسدة الركيزة السيليكون. (D) ثاني أكسيد السيليكون حفر لفضح السيليكون الأضاحي. (E) ترسب الذهب والزخرفة. (F) من إحفر طبقة السيليكون الأضاحي للافراج عن جسر MEMS. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الرقم 4. بلوك مخطط للالتجريبية حد ذاتهكبش المستخدمة لتطبيق إشارة التحيز والتقاط انحراف MEMS الجسر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الشكل 5. تقاس المنسدلة والافراج دول جسر MEMS ردا على 60 V المدخلات التحيز. منحنى الأسود هو استجابة من المدخلات خطوة. المنحنى الأحمر هو استجابة لإدخال ديناميكية.

الرقم 6
الرقم 6. تقاس المتوسطة ارتفاعات الفجوة المنسدلة من الجسر MEMS ردا على المدخلات الحيوية. الرجاء انقر هنا لعرض أكبر فرسايون من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. تقاس المتوسطة ارتفاعات الفجوة الافراج عن جسر MEMS ردا على المدخلات الحيوية.

الرقم 8
الرقم 8. الموجي محسوب على أداء التحيز الإدخال.

الرقم 9
الرقم 9. الموجي الفعلية المستخدمة لتحقيق الحد الأدنى من التذبذب الجسر MEMS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

انخفاض الإجهاد المتبقي الاتحاد الافريقي ترسب الفيلم وبيان الجاف مع XeF 2 من العناصر حاسمة في تصنيع ناجح للجهاز. توفر كهرباء المحركات الميدان التهديب قوات منخفضة نسبيا إذا ما قورنت موازية لوحة المحركات المجال. سوف MEMS نموذجية الضغوط رقيقة من> 60 ميجا باسكال يؤدي في محرك الفولتية العالية جدا التي يحتمل أن ينال من موثوقية ايفا MEMS. لهذا السبب يتميز الوصفة بعناية الكهربائي لانتاج فيلم رقيقة مع انخفاض ثنائي محوري متوسط ​​الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم هذه الدراسة السيليكون كنوع طبقة فداء بسبب النقص النسبي في التوسع والانكماش (بالمقارنة مع مقاومة للضوء) خلال الخطوات العملية التي تتطلب دورات الحرارة. وأخيرا، فإن الخطوة الافراج الجافة مع XeF 2 تسهل معالجة ارتفاع العائد من القضاء عمليا stiction.

ارتفاع الفجوة شعاع المطلوب يتوافق مع ارتفاع الفجوة التجاوز (الشكل 2B 20. مرة واحدة شعاع يبلغ من التجاوز / ارتفاع الفجوة المطلوب يتم تطبيق الخطوة الثانية التحيز (الشكل 2C) لعقد شعاع في هذا الموقف. من خلال معرفة عامل الجودة الميكانيكية للجسر MEMS (والتي يمكن أن يقاس أو يحسب)، يمكن حساب نسبة التجاوز والوقت للوصول إلى ارتفاع الفجوة التجاوز. وتستخدم هذه المعايير لتحديد السعة وتوقيت مساهمة الجهد.

إشارات محرك DC-ديناميكية المستخدمة في هذه الدراسة تحسنا في الوقت تسوية من ~ 2 ميللي ثانية وصولا الى ~ 35 μsec لكل من يصل إلى أسفل وأسفل إلى فوق الدول. الوقت التحول حسابها باستخدام نموذج ارشادي 20 هو 28 μsec لشعاع بعرض ث = 10 ميكرون، وطولها L = 400 ميكرون، ر سمك = 0.45 ميكرون، الفجوة الجانبي المنسدلة ق = 8 ميكرون، والشد المتبقي يعني الإجهاد σ = 5 ميجا باسكال. وقت التبديل لديه σ -1/2 العلاقة 20. Tأنه نتيجة لهذه العلاقة هي أن الاختلافات الصغيرة نسبيا في الإجهاد المتبقية يمكن أن يكون لها تأثير غير هامشي على حساب وقت التبديل. وهناك فرق صغير نسبيا من 2 ميجا باسكال في الإجهاد المتبقية يمكن أن يؤدي في وقت التبديل الاختلاف من 20٪. لذلك توجد حاجة في الوقت الحقيقي الأمثل مع الطريقة المعروضة في هذه الورقة نظرا لحتمية الاختلاف عملية عبر رقاقة.

الطريقة المعروضة في هذا العمل يوضح تحسينات كبيرة في التحول الوقت للكهرباء المحركات المجال التهديب حيث تتم إزالة الركيزة. ووصف التفاصيل لتصنيع المستقبلون ايفا MEMS والاختبار الكهربائية بالتفصيل. المنهج التجريبي، ولا سيما تقنية يتحامل ديناميكية، سوف تجد فائدة في أي تقريبا تصميم MEMS underdamped ميكانيكيا في ما يخص تحسين الأداء في الوقت التبديل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

الكتاب أود أن أشكر ريان تونغ لله المساعدة والمناقشات التقنية المفيدة.

يرغب الكتاب أيضا أن نعترف المساعدة والدعم من الجهاز الفني مركز Birck تقنية النانو. وأيد هذا العمل من قبل وكالة مشاريع أبحاث الدفاع المتقدمة تحت بوردو الميكروويف اعادة التشكيل زائل-الوضع تجويف فلاتر دراسة. وأيضا عن طريق مركز إدارة الأمن النووي من التنبؤ الموثوقية والنزاهة والبقاء من مايكروسيستمز وزارة الطاقة في إطار جائزة رقم DE-FC5208NA28617. وجهات النظر والآراء والنتائج أو / الواردة في هذه الورقة / العرض هي آراء المؤلفين / العروض، وينبغي ألا تفسر على أنها تمثل وجهات نظر أو سياسات الرسمية، إما صراحة أو ضمنا، من وكالة مشاريع أبحاث الدفاع المتقدمة أو وزارة الدفاع.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chemicals
Buffered oxide etchant Mallinckrodt Baker 1178 Silicon dioxide etch, Ti etch
Acetone Mallinckrodt Baker 5356 Wafer clean
Isopropyl alcohol Honeywell BDH-140 Wafer clean
Hexamethyldisilizane Mallinckrodt Baker 5797 Adhesion promoter
Microposit SC 1827 Positive Photoresist Shipley Europe Ltd 44090 Pattern, electroplating
Microposit MF-26A developer Shipley Europe Ltd 31200 Develop SC 1827
Tetramethylammonium hydroxide Sigma-Aldrich 334901 Bulk Si etch
Sulfuric acid Sciencelab.com SLS2539 Wafer clean
Hydrogen peroxide Sciencelab.com SLH1552 Wafer clean
Transene Sulfite Gold TSG-250 Transense 110-TSG-250 Au electroplating solution
Baker PRS-3000 Positive Resist Stripper Mallinckrodt Baker 6403 Photoresist stripper
Gold etchant type TFA Transense 060-0015000 Au etch
Equipment
Mask aligner Karl Suss MJB-3 Pattern photoresist
Sputter coater Perkin Elmer 2400 Sputterer Deposit metal
Thermal oxidation furnace Pyrogenic Oxidation Furnace Grow silicon dioxide
Reactive Ion Etch Plasmatech RIE Plasma ash
Xenon difluoride dry etcher Xactix Xenon Difluoride Etcher Selective dry isotropic silicon etch
Surface profilometer Alpha-Step IQ Step height measurement
Probe ring Signatone Holds DC probe manipulators
DC manipulators Signatone S-900 Series Micropositioner Applies potential difference to device
Laser doppler vibrometer Polytec OFV-551/MSA-500 Micro System Analyzer Switching time measurement
Digital function generator Agilent E4408B Function Generator Creates the DC-dynamic waveform
High voltage linear amplifier Single channel high voltage linear amplifier A400 Facilitates high voltage
Digital oscilloscope Agilent DS05034A Digital Oscilloscope Verify the dynamic waveform parameters

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rebeiz, G. RF MEMS: Theory, Design, and Technology. , John Wiley and Sons. (2003).
  2. Senturia, S. D. Microsystem Design. , Springer. (2001).
  3. Bouchaud, J. Propelled by HP Inkjet Sales, STMicroelectronics Remains Top MEMS Foundry. , Available from: http://www.isuppli.com/MEMS-and-Sensors/News/Pages/Propelled-by-HP-Inkjet-Sales-STMicroelectronics-Remains-Top-MEMS-Foundry.aspx (2011).
  4. Lantowski, K. G. D. The Future of Cinema Has Arrived: More Than 50,000. Theatre Screens Worldwide Feature The Brightest, 2D/3D Digital Cinema Experience With DLP Cinema. , Available from: http://www.dlp.com/technology/dlp-press-releases/press-release.aspx?id=1510 (2011).
  5. Bosch-Wachtel, T. Knowles Ships 2 Billionth SiSonic MEMS Microphone. , Available from: http://pressrelease.smartoman.com/?p=2810 (2011).
  6. Burke, J. Mirasol Display Capabilities Add Color and Interactivity to Improve User Experience for Renowned Jin Yong Branded Device. , Available from: http://www.mirasoldisplays.com/press-center/pressreleases/2012/01/koobe-taiwan%E2%80%99s-leading-e-reader-manufacturer-and-qualcommbring (2012).
  7. Bettler, D. MEMStronics Captures Prestigious R & D 100 Award. , Available from: http://www.memtronics.com/files/MEMtronics_Press_Release7_1_2011.pdf (2011).
  8. Marsh, C. Omron Releases New RF MEMS Switch with Superior High Frequency Characteristics rated to 100 Million Operations. , Available from: http://www.components.omron.com/components/web/pdflib.nsf/0/. D69D5B6BCBE68DC2862574FD005B5141/$file/Omron 2MES-1 PR final.pdf (2008).
  9. Rosa, M. A., Bruyker, D. D., Volkel, A. R., Peeters, E., Dunec, J. A novel external electrode configuration for the electrostatic actuation of MEMS based devices. J. Micromech. Microeng. 14, 446-451 (2004).
  10. Rottenberg, X., et al. Electrostatic fringing-field actuator (EFFA): application towards a low-complexity thin film RF-MEMS technology. J. Micromech. Microeng. 17, S204-S210 (2007).
  11. Allen, W. N., Small, J., Liu, X., Peroulis, D. Bandwidth-optimal single shunt-capacitor matching networks for parallel RC loads of Q >> 1. Asia-Pacific Microw. Conf (Singapore). , 2128-2131 (2009).
  12. Small, J., Liu, X., Garg, A., Peroulis, D. Electrostatically tunable analog single crystal silicon fringing-field MEMS varactor. Asia-Pacific Microw Conf (Singapore). , 575-578 (2009).
  13. Liu, X., Small, J., Berdy, D., Katehi, L. P. B., Chappell, W. J., Peroulis, D. Impact of mechanical vibration on the performance of RF MEMS evanescent-mode tunable resonators. IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. 21, 406-408 (2011).
  14. Small, J., et al. Electrostatic fringing field actuation for pull-in free RF-MEMS analog tunable resonators. J. Micromech. Microeng. 22, 095004 (2012).
  15. Su, J. A lateral-drive method to address pull-in failure in MEMS. , Dept. Elect. Comput. Eng., University of Notre Dame. (2008).
  16. Scott, S., Peroulis, D. A capacitively-loaded MEMS slot element for wireless temperature sensing of up to 300°C . IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig, Boston, MA, USA, , 1161-1164 (2009).
  17. Scott, S., Sadeghi, F., Peroulis, D. Inherently-robust 300C MEMS sensor for wireless health monitoring of ball and rolling element bearings. IEEE Sensors, Christchurch, New Zealand, , 975-978 (2009).
  18. Lee, K. B. Non-contact electrostatic microactuator using slit structures: theory and a preliminary test. J. Micromech. Microeng. 17, 2186-2196 (2007).
  19. Su, J., Yang, H., Fay, P., Porod, W., Berstein, G. H. A surface micromachined offset-drive method to extend the electrostatic travel range. J. Micromech. Microeng. 20, 015004 (2010).
  20. Small, J., Fruehling, A., Garg, A., Liu, X., Peroulis, D. DC-dynamic biasing for >50x switching time improvement in severely underdamped fringing-field electrostatic MEMS actuators. J. Micromech. Microeng. 22, (2012).
  21. Borovic, B., Liu, A. Q., Popa, D., Cai, H., Lewis, F. L. Open-loop versus closed-loop control of MEMS devices: Choices and issues. J. Micromech. Microeng. 15, 1917-1924 (2005).
  22. Pons-Nin, J., Rodriquez, A., Castaner, L. M. Voltage and pull-in time in current drive of electrostatic actuators. J. Microelectromech. Syst. 11, 196-205 (2002).
  23. Czaplewski, D. A., et al. A Soft Landing Waveform for Actuation of a Single-Pole Single-Throw Ohmic RF MEMS Switch. J. Microelectromech. Syst. 15, 1586-1594 (2006).
  24. Elata, D., Bamberger, H. On the dynamic pull-in of electrostatic actuators with multiple degrees of freedom and multiple voltage sources. J. Microelectromech. Syst. 15, 131-140 (2006).
  25. Chen, K. S., Ou, K. S. Fast positioning and impact minimizing of MEMS devices by suppression motion-induced vibration by command shaping method. Proc. IEEE 22nd Int. Conf. Micro Electro Mech. Syst, Sorrento, Italy, , 1103-1106 (2009).
  26. Chen, K. S., Yang, T. S., Yin, J. F. Residual vibration suppression for duffing nonlinear systems with electromagnetical actuation using nonlinear command shaping techniques. ASME J. Vibration and Acoustics. 128, 778-789 (2006).
  27. Buffered oxide etchant; MSDS No. B5636 [Online]; . , Mallinckrodt Baker, Inc. Phillipsburg, NJ. Available from: http://nrf.aux.eng.ufl.edu/_files/msds/299.pdf (2009).
  28. Acetone; MSDS No. A0446 [Online]. , Mallinckrodt Baker, Inc.. Phillipsburg, NJ. Available from: http://www.clean.cise.columbia.edu/msds/acetone.pdf (2001).
  29. Isopropyl alcohol. MSDS No. BDH-140 [Online]. , Honeywell. Muskegon, MI. Available from: http://grice.cofc.edu/pdf/MSDS/Rm205/Plante/Isopropyl%20Alcohol%2099%25.pdf (2005).
  30. Hexamethyldisilazane. MSDS No. H2066 [Online]. , Mallinckrodt Baker, Inc. Phillipsburg, NJ. Available from: http://kni.caltech.edu/facilities/msds/hmds.pdf (2007).
  31. Microposit SC 1827 Positive Photoresist. [Online]. , Rohm and Haas Electronic Materials LLC. Marlborough, MA. Available from: http://mfc.engr.arizona.edu/safety/MSDS%20FOLDER/Microposit%20SC%201827%20Photoresist.pdf (2004).
  32. SUSS MJB 3 mask aligner operator’s reference manual rev A. [Online]. , Karl Suss. Available from: http://www.acsu.buffalo.edu/~btvu/doc/cr/Suss%20MJB-3%20Operator's%20Manual.pdf (2013).
  33. Microposit MF-26A developer. [Online]. , Shipley Europe Ltd. Coventry, UK. Available from: http://www.nanotech.wisc.edu/CNT_LABS/MSDS/Developers/MSDS%20MF26A.pdf (2000).
  34. Technics 800 Micro RIE Operating Manual. [Online]. , Available from: http://research.engineering.ucdavis.edu/cnm2/wp-content/uploads/sites/11/2013/05/Technics800RIE.pdf (2008).
  35. Tetramethylammonium hydroxide. MSDS No. 334901 [Online]. , Sigma-Aldrich. Saint Loius, MO. Available from: http://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/DisplayMSDSPage.do?country=US&language=en&productNumber=334901&brand=SIAL&PageToGoToURL=http%3A%2F%2Fwww.sigmaaldrich.com%2Fcatalog%2Fproduct%2Fsial%2F334901%3Flang%3Den (2012).
  36. Hydrofluoric acid. [Online]. , Sciencelab.com, Inc. Houston, TX. Available from: http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9924296 (2012).
  37. Piranha clean. [Online]. , Tufts University Standard Operating Procedure. Available from: http://engineering.tufts.edu/microfab/index_files/SOP/PiranhaClean_SOP.pdf (2007).
  38. Transene Sulfite Gold TSG-250. Product Number: 110-TSG-250. , Transene Company. Danvers, MA. (2012).
  39. Baker PRS-3000™ Positive Resist Stripper. MSDS No. B0203 [Online]. , Mallinckrodt Baker, Inc. Phillipsburg, NJ. Available from: http://mcf.tamu.edu/docs/msds-pdfs/BAKER-PRS-3000.pdf (2001).
  40. Gold etchant type TFA. Product Number: 060-0015000. , Transene Company. Danvers, MA. (2012).
  41. Xenon Difluoride Etching System. Lab manual Chapter 7.5 [Online]. , Marvell Nanofabrication Laboratory. Berkeley, CA. Available from: http://nanolab.berkeley.edu/labmanual/chap7/7.5xetch.pdf (2003).
  42. Garg, A., Small, J., Mahapatro, A., Liu, X., Peroulis, D. Impact of sacrificial layer type on thin film metal residual stress. IEEE Sensors, Christchurch, New Zealand, , 1052-1055 (2009).

Tags

الفيزياء، العدد 90، وأنظمة ميكانيكية إلكترونية صغيرة، والمحركات، والتحول الوقت، والوقت تسوية، أجهزة كهرباء، متناهي الصغر، وأجهزة رقيقة
في الوقت الحقيقي DC-ديناميكية لتبديل طريقة يتحامل تحسين الوقت في Underdamped بشدة التهديب الميدان كهرباء MEMS المحركات
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Small, J., Fruehling, A., Garg, A.,… More

Small, J., Fruehling, A., Garg, A., Liu, X., Peroulis, D. Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators. J. Vis. Exp. (90), e51251, doi:10.3791/51251 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter