硅·機械材料教材

siliconasmechanicalmaterial硅·機械材料第一組硅·機械材料介紹硅的機械特性微機械加工蝕刻技術(shù)AddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourText單晶硅之所以越來越多地被各種各樣新的商業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用不是因為它的電子性能，而是它優(yōu)良的機械性能。摘要（Abstract）介紹1硅是微觀力學(xué)的基礎(chǔ)2硅微電子的小型化3硅多學(xué)科應(yīng)用的弊端4硅徹底改變?nèi)藗儗﹄娮拥乃季S方式至少有8個企業(yè)生產(chǎn)和銷售以硅為基礎(chǔ)的調(diào)壓計傳感器（制造業(yè)長達10年），一些有源器件或整個電路集成在同一硅芯片上，一些價值高達10000磅。由惠普銷售的高帶寬頻率合成器的關(guān)鍵探測器組件是一個硅晶片，它的懸臂梁已經(jīng)被刻蝕來從而為二極管探測器提供熱隔離區(qū)域。纖通信系統(tǒng)的高精度定位和耦合是由僅僅是由來自非物質(zhì)的西部電氣刻蝕硅片產(chǎn)生的，因為這是高精度要求的唯一技術(shù)能力。在IBM內(nèi)部，墨水噴射噴嘴陣列和充電板總成刻蝕硅片再次證明高精度集成電路技術(shù)的能力。德州儀器已經(jīng)銷售了一個在幾個計算機終端盒繪圖機產(chǎn)品上的熱點頭，其中活躍印刷元素研磨地接觸紙是一種硅集成電路芯片。硅徹底改變?nèi)藗儗﹄娮拥乃季S方式活性材料，硅是豐富、便宜并且現(xiàn)在可以可控制地加工和生產(chǎn)到無與倫比的純凈和完美的標準硅處理本身是建立在非常薄的沉積薄膜上的，這一點高度服從小型化設(shè)備形狀和模式的定義和復(fù)制是采用照相技術(shù)，這種技術(shù)在歷史上也能高精度和服從小型化；最后但也是最重要的一個商業(yè)和實用的角度硅微電子電路是批量偽造的。集成電路晶片的生產(chǎn)單位不是一個個體可供出售的物品，但包含成百上千的相同的芯片。4個因素起著關(guān)鍵作用`硅微電子的小型化一方面，材料、流程和制造技術(shù)均來自半導(dǎo)體行業(yè)硅多學(xué)科應(yīng)用的問題另一方面，應(yīng)用領(lǐng)域主要是在機械工程和設(shè)計上。硅微電子的小型化硅的機械特性機械特性對比表硅的楊氏模量接近不銹鋼和鎳但是高于石英和其他大多數(shù)硼硅、鈉鈣、鉛堿性硅酸鹽的玻璃。硅的努氏硬度和石英的接近，略低于鉻。硅的單晶體有拉伸屈服強度高于不銹鋼絲至少三倍。盡管SCS是一種脆性材料，會發(fā)生突變，但他肯定不像大家認為的那樣脆弱盡管優(yōu)質(zhì)SCS本質(zhì)上是強大的，但一個特定的機械部件或裝置將取決于它的晶體取向、幾何形狀、表面的數(shù)量和大小、邊緣、體積缺陷、以及在發(fā)展、拋光和后續(xù)處理過程中產(chǎn)生和累積的應(yīng)力硅的機械特性

硅材料應(yīng)該盡可能地擁有小的體積、表面和邊緣晶體缺陷密度以最小化潛在區(qū)域的應(yīng)力集中

可能受到嚴重摩擦、磨損

或壓力的組件應(yīng)盡可能小以減少機械結(jié)構(gòu)中晶體缺陷的總數(shù)。這些從來不被明顯施壓和磨損的設(shè)備可能會相當大。然而，即便如此，薄硅片應(yīng)該受到一些技術(shù)的機械支持比如在正常的處理和運輸過程中抑制陽極鍵對玻璃沖擊的影響所有機械加工如鋸、磨、劃片、拋光應(yīng)該最小化或消除。這些操作導(dǎo)致邊緣和表面缺陷,從而可能導(dǎo)致邊緣碎裂,和/或?qū)е聝?nèi)部菌株隨后破損。許多微機械組件應(yīng)該最好與晶片分開,例如,通過蝕

刻,而不是減少

硅的機械特性如果傳統(tǒng)鋸、磨、或其他機械操作是必要的,那么受影響的表面和邊緣應(yīng)隨后刻蝕來清除高度受損區(qū)域

因為很多下面的結(jié)構(gòu)

采用各向異性刻蝕，常常形成尖銳的邊緣。這些功能也會導(dǎo)致累積和集中應(yīng)力在某些幾何圖形上的破壞。這些結(jié)構(gòu)可能需要后續(xù)的各向同性腐蝕或其他平滑方法繞過這些角落堅固的,硬的,耐腐蝕的薄膜涂層如CVD碳化硅或氮化硅應(yīng)該應(yīng)用于防止對硅本身的直接機械接觸,尤其是在涉及到高壓力和/或磨損的應(yīng)用程序上

主要是為超大規(guī)

模集成制造而發(fā)展起來的低溫處理技術(shù),如高壓和等離子輔助的氧化物生長和CVD沉積物,將與硅微觀力學(xué)的應(yīng)用程序同樣重要。由于不同摻雜和沉積層的不同熱膨脹系數(shù)，高溫循環(huán)會不可避免地導(dǎo)致高應(yīng)力作用于晶片。低溫處理將緩解這些熱錯配應(yīng)力,否則可能導(dǎo)致機械條件下的嚴重破損硅的機械特性SCS許多結(jié)構(gòu)或機械特點可以由沉積的鈍化薄膜緩解。例如噴濺的石英，就是利用常規(guī)的工業(yè)IC芯片鈍化對雜質(zhì)和輕微的大氣腐蝕的影響。最新研究的半導(dǎo)體集成電路的CVD沉積（高溫?zé)峤夂偷蜏厣漕l增強型）生產(chǎn)了極其硬的碳化硅薄膜，基本上零孔隙度，非常高的化學(xué)腐蝕電阻和優(yōu)越的耐磨性。由聯(lián)合碳化公司銷售的用于存放聚對二甲苯這種聚合物的氣體冷凝技術(shù)可以在高分子上產(chǎn)生針孔自由、低孔隙度的鈍化薄膜，這種高分子具有特殊的點、邊、孔覆蓋能力。例如，聚對二甲苯一直使用鍍層和鈍化植入式生物醫(yī)學(xué)傳感器和電子儀器。因為聚酰亞胺薄膜的沉積，其他技術(shù)已經(jīng)得到進步，它也已經(jīng)應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)，并且表現(xiàn)出優(yōu)越的鈍化特征。硅能實現(xiàn)高可靠性的機械組件疲勞裂紋幾乎都發(fā)生在被施加壓力構(gòu)件的表面，疲勞的速度很大程度上取決于表面處理、形態(tài)和缺陷密度。鈍化表面的多晶金屬合金（防止水的粒間擴散）比非鈍化表面表現(xiàn)出更高的疲勞優(yōu)勢，并且因為同樣的原因，高層大氣的水蒸氣含量在疲勞測試過程中將使疲勞強度明顯降低。結(jié)構(gòu)組件與高度磨光的表面比那些粗糙的表面加工有較高的疲勞優(yōu)勢硅的機械特性在多晶材料中，這些晶粒邊界或表面不規(guī)則、局部應(yīng)力集中的表面缺陷可以夾雜物。很顯然，完美的高結(jié)晶的SCS和極端的平滑度、完美的表面一起，通過化學(xué)蝕刻硅，實現(xiàn)了具有內(nèi)在的高疲勞強度的屈服機械結(jié)構(gòu)。通過附加的表面處理，脆性材料更大的優(yōu)勢是可以預(yù)見的。由于流體靜壓力已被證明能提高疲勞強度，任何置于壓縮下的硅表面的薄膜，應(yīng)降低疲勞裂紋產(chǎn)生的起始概率。例如氮化硅薄膜，往往是處于張力狀態(tài)的，因此在硅表面的下面賦予了一個壓縮應(yīng)力。為了增強SCS機械組件的疲勞強度，也可以采用這樣的薄膜。此外，這些薄膜的無定形材料的平滑性，均勻性和高的屈服強度應(yīng)該提高整個組件的可靠性。微機械加工蝕刻技術(shù)盡管新技術(shù)和老技術(shù)的新穎應(yīng)用不斷被開發(fā)用于微結(jié)構(gòu)，最強大和最靈活的處理工具將繼續(xù)被蝕刻。有無數(shù)的化學(xué)腐蝕劑能腐蝕硅。要確定適當?shù)难谀２牧?，它們可以是各項同性或者各向異性的，可以是依賴摻雜劑或者不依賴的，并有對硅有不同程度的選擇性常見的潮濕硅蝕刻的特點的簡短的總結(jié)123EDP（電子數(shù)據(jù)處理）有三個屬性，這使得它不可缺少微機械加工它是各向異性的，從而有可能實現(xiàn)可行的獨特的幾何形狀，除非另有可行的它是高度選擇性的，可以被各種材料屏蔽，例如，二氧化硅、氮化硅、鉻和金它是依賴摻雜劑的，表現(xiàn)為一直備受硼摻雜的硅蝕刻速率接近零。SCS蝕刻的基本步驟空穴注入到半導(dǎo)體以提高硅到一個更高的氧化的狀態(tài)羥基的OH-附著到帶正電的硅上在溶液中進行絡(luò)合劑的水合二氧化硅的反應(yīng)解散反應(yīng)產(chǎn)物到腐蝕液濕法刻蝕中常用的微機械器件的幾何形狀的概要。（a）（100）表面的各向異性腐蝕。（b）（110）表面的各向異性腐蝕。（c）各向同性蝕刻攪拌。（d）無攪拌各向同性蝕刻。微機械加工蝕刻技術(shù)混合乙烯二胺和鄰苯二酚在沒有水的情況下不會蝕刻硅。其他常見的硅蝕刻劑可以以相同的方式進行分析。由于蝕刻過程基本上是一個電荷轉(zhuǎn)移機理，所以蝕刻速率可能會對依賴于摻雜劑的類型和濃度并不奇怪。僅僅是因為移動傳送更高的可用性，特別是高摻雜的材料一般預(yù)期可能比低摻雜的硅表現(xiàn)出較高的蝕刻速率。各向異性的蝕刻劑，如電子數(shù)據(jù)處理（EDP），氫氧化鉀，在另一方面，表現(xiàn)出不同的擇優(yōu)腐蝕行為，尚未得到充分的解釋?；瘜W(xué)各向異性蝕刻（或取向依賴）性質(zhì)的確切機制尚不十分清楚。這種硅蝕刻行為的主要特征是（111）的表面在比所有其他的晶面速度慢的多的速度下被攻擊（蝕刻速率比已高達1000）。（a）典型的金字塔形的坑，（111）面為界，通過一個方孔氧化物掩模的各向異性蝕刻，蝕刻到（100）硅。（b）凹坑的類型通過緩慢的凸底切速率的各向異性蝕刻被預(yù)期了。（c）同一掩模圖案具有快速凸底切率，如EDP。（d）進一步蝕刻（c）產(chǎn)生的懸臂梁懸浮在坑里。（e）插圖的一般規(guī)則為各向異性蝕刻削弱的假設(shè)“足夠長”蝕刻時間。

兵器科學(xué)與技術(shù)朱傳勝機械工程孫昕煜機械工程張怡雯測控技術(shù)與儀器徐淼淼測控技術(shù)與儀器陳靜兵器科學(xué)與技術(shù)郭雨非組長周德宏主任杜建賓主任介紹兵器科學(xué)與技術(shù)朱傳勝機械工程孫昕煜機械工程張怡雯測控技術(shù)與儀器徐淼淼測控技術(shù)與儀器陳靜兵器科學(xué)與技術(shù)郭雨非為何做？（活動目的及意義）怎么做？（活動行程安排）做哪些？（活動流程）收獲哪些？（活動感想）百舸競發(fā)勇爭先活動簡介`活動有什么意義：

1、走訪國防單位，了解國防行業(yè)2、宣傳現(xiàn)代國防科技，展示國防單位風(fēng)貌，增強同學(xué)們對國防單位的感性認識3、鼓勵和引導(dǎo)大學(xué)生獻身國防，傳承國防精神4、增長同學(xué)們對中部省份的了解5、培養(yǎng)綜合能力，提高自身素質(zhì)``活動做些什么？一、在研究所進行學(xué)習(xí)參觀二、聽取校友的意見和經(jīng)驗指導(dǎo)三、宣傳工作四、分析總結(jié)中國船舶重工集團公司第701、717、719所中國航天科工集團公司航天科工集團第九研究院國營機械廠武漢船用機械有限責(zé)任公司奮勉勵志譜春秋活動做些什么？`在研究所進行學(xué)習(xí)參觀

在工作人員的帶領(lǐng)下，進行學(xué)習(xí)參觀，觀看各國防單位宣傳短片，學(xué)習(xí)企業(yè)文化，聽取國防單位領(lǐng)導(dǎo)介紹單位發(fā)展前景和人才策略，收集就業(yè)信息；實地參觀科研、生產(chǎn)環(huán)境，收集國防重點單位的宣傳資料。聽取校友的意見和經(jīng)驗指導(dǎo)針對國防單位對人才的需求,聽取用人單位和校友對學(xué)校教學(xué)、科研的意見；與校友進行座談交流，各個校友向我們介紹了自己在所內(nèi)所在的部門、所從事的工作、所研究的方向以及工作幾年所總結(jié)的一些經(jīng)驗。宣傳工作

了解國防單位，收集國防單位相關(guān)資料和校友信息；采訪校友，宣傳報道長期工作在國防科技第一線的廣大校友的先進事跡，并鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生積極獻身于國防事業(yè)。分析總結(jié)（1）發(fā)展問題（2）收入問題（3）對以上實踐內(nèi)容進行分析總結(jié)在老師指導(dǎo)下，對實踐內(nèi)容進行分析總結(jié)，以論文形式展現(xiàn)實踐成果。5活動結(jié)果一、此次實踐活動的目的在于了解國防企業(yè)農(nóng)村飲水安全狀況的現(xiàn)狀和近年來的工作成效，同時對中央一號文件精神進行大力宣傳和弘揚。二、此次實踐，旨在讓同學(xué)們走出課堂，學(xué)習(xí)到更多課堂中學(xué)不到的知識，擴展見識面。三、此次實踐，旨在響應(yīng)中央一號文件，以啟東市為例調(diào)查農(nóng)村用水質(zhì)量狀況。```準備的基礎(chǔ)準備的基礎(chǔ)準備的基礎(chǔ)準備的基礎(chǔ)我們的指導(dǎo)老師

環(huán)境工程系主任我們在策劃實踐內(nèi)容前在網(wǎng)上查閱了相關(guān)資料詢問了實踐地點的設(shè)備條件指導(dǎo)老師提供了寶貴意見最關(guān)鍵的是我們在策劃的基礎(chǔ)上努力地加入自己的

思考準備的基礎(chǔ)我們的指導(dǎo)老師

A環(huán)境工程系主任我們在策劃實踐內(nèi)容前在網(wǎng)上查閱了相關(guān)資料詢問了實踐地點的