Патенты автора Пауткин Валерий Евгеньевич (RU)
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления микромеханических датчиков - датчиков давления, ускорения, угловой скорости. Способ изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния включает окисление плоской круглой пластины с определенной величиной клиновидности профиля с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), нанесение на нее защитного слоя фоторезиста, фотолитографию, вскрытие окон в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропное травление пластины на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов, при этом в процессе анизотропного травления плоской круглой пластины в травильном растворе проводят ее поворот вокруг своей оси в плоскости (100) на 360° дискретно с количеством шагов не менее четырех. Изобретение направлено на улучшение метрологических характеристик микромеханических датчиков за счет повышения точности воспроизведения упругих элементов, обусловленной уменьшением клиновидности и разнотолщинности кремниевых пластин в процессе анизотропного травления. 1 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков, таких как акселерометры, датчики угловой скорости, давления и пр. Сущность изобретения: в способе обработки поверхности монокристаллической пластины кремния, ориентированной по плоскости Si (100), включающем очистку указанной поверхности в растворе HF, в водном аммиачно-пероксидном растворе, промывку деионизованной водой и сушку при нормальных условиях, согласно способу перед очисткой поверхности пластины в растворе HF проводят окисление поверхности пластины кремния при температуре (950-1150)°С в течение времени не менее 90 мин, после чего поверхность пластины последовательно очищают в растворе HF, водном аммиачно-пероксидном растворе с последующей промывкой деионизованной водой и сушкой при нормальных условиях. Технический результат заключается в снижении температурной погрешности и увеличении температурного диапазона измерений микромеханических датчиков за счет снижения поверхностных токов утечек путем удаления металлических атомарных примесей в приповерхностных слоях кремниевых пластин.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых упругих элементов микромеханических датчиков, таких как датчики давления, ускорения, угловой скорости. В способе формирования профилированных кремниевых структур, заключающемся в формировании рельефа чередованием анизотропного и изотропного способов травления кремниевой структуры, после анизотропного и изотропного травления удаляют тонкий слой путем термического окисления и удаления оксида кремния с полученного рельефа. Изобретение позволяет повысить добротность микромеханических упругих элементов за счет формирования рельефа со структурой поверхности, максимально приближенной к идеальной кристаллической при отсутствии дефектов ее поверхности. 4 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при создании резонаторов твердотельных волновых гироскопов и датчиков угловой скорости. В способе изготовления сферического резонатора формируют глухие отверстия в кремниевой пластине с планарной стороны, размещают на ней стеклянную пластину. Проводят первое анодное соединение кремниевой и стеклянной пластин при атмосферном давлении с герметизацией глухих отверстий, утоняют стеклянную пластину до заданной толщины. Нагревают соединенные пластины до температуры размягчения стекла до появления микросфер за счет термически генерируемого давления, обусловленного расширением газа, заключенного в герметизированных глухих отверстиях. Травят кремниевую пластину с непланарной стороны со вскрытием глухих отверстий. Размещают вторую стеклянную пластину на кремниевой пластине с непланарной стороны и проводят второе анодное соединение кремниевой пластины со стеклянной пластиной с образованием внутренней вакуумированной полости. Перед нагревом соединенных пластин их располагают с ориентацией стеклянной пластины «вниз», перед травлением кремниевой пластины проводят стабилизирующий отжиг при температуре, ниже температуры размягчения стекла. Стабилизирующий отжиг и нагрев пластин до температуры размягчения стекла проводят во влажной атмосфере. Технический результат изобретения - повышение метрологических характеристик за счет снижения дрейфа нуля и повышения добротности путем формирования сферических резонаторов с формой, приближающейся к идеальной при отсутствии дефектов его структуры. 6 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков угловой скорости, гироскопов. Изобретение обеспечивает улучшение метрологических характеристик микрогироскопа за счет повышения степени вакуума во внутренней полости прибора. Способ изготовления микрогироскопа включает изготовление деталей и сборочных единиц, сборку резонатора на основании, накрытие крышкой и герметизацию крышки с основанием лазерной сваркой, обезгаживание и вакуумирование микрогироскопа в одном операционном цикле при остаточном давлении не более чем 5⋅10-5 мм рт.ст. при температуре не менее 150°С в течение не менее 4 часов. При этом перед сборкой резонатора на основании на внутренние поверхности основания и крышки наносят пленку титана. Обезгаживание и вакуумирование проводят в камере нагрева через откачную трубку, расположенную на крышке, герметизацию проводят на воздухе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков, таких как датчики давления, акселерометры, датчики угловой скорости. Целью изобретения является улучшение метрологических характеристик микромеханических датчиков, а именно снижение погрешности измерения за счет снижения термомеханических напряжений, возникающих в зонах соединяемых деталей. Сущность изобретения: в способе создания структуры - кремний на изоляторе, включающем формирование на первой пластине кремния диэлектрического слоя, соединение ее со второй пластиной кремния, сращивание соединенных пластин путем нагревания, утонение одной из пластин, согласно способа, утонение одной из пластин кремния проводят до соединения пластин локально в соответствии с топологией формируемых структур, после чего на пластинах методом магнетронного напыления формируют легкоплавкий диэлектрический слой, а сращивание соединенных пластин проводят при температуре плавления легкоплавкого диэлектрического слоя. Технический результат изобретения - снижение погрешности измерения за счет снижения термомеханических напряжений в зонах соединения пластин. 3 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении упругих элементов, используемых в конструкциях кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков - акселерометров, резонаторов, датчиков угловой скорости. Изобретение обеспечивает повышение процента выхода годных изделий за счет проведения операций фотолитографии по плоским поверхностям, не содержащим рельефа. Способ изготовления интегральных преобразователей включает проведение операций фотолитографии по вскрытию окон для формирования упругих элементов с нерабочей стороны пластины только по плоской, планарной, не содержащей рельефов поверхности, что значительно улучшает качество формируемого методами фотолитографии топологического рисунка структур интегрального преобразователя. 1 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для получения рельефа в диэлектрических подложках, в частности кварцевых, при изготовлении микромеханических приборов. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности изготовления кварцевых диэлектрических подложек за счет сокращения времени выполнения технологических операций и увеличения процента выхода годных. В способе получения рельефа в диэлектрической подложке, включающем нанесение на подложку защитной маски толщиной слоя не менее 1 мкм, полученной напылением в вакууме, формирование конфигурации защитной маски, травление подложки и удаление защитной маски, напыление и формирование конфигурации защитной маски проводят с двух сторон, а травление подложки проводят изотропно, также с двух сторон, причем в качестве маски используется слой поликристаллического кремния. 4 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении микромеханических датчиков, таких как акселерометры, датчики угловой скорости, чувствительные элементы которых выполнены из диэлектрического материала. Способ получения рельефа в диэлектрической подложке заключается в том, что наносят на подложку защитную маску в виде многослойной системы двух материалов с различной толщиной слоев, формируют конфигурацию защитной маски, осуществляют травление подложки и удаляют защитную маску. Первый и второй защитные слои, образующие защитную маску, имеют разную конфигурацию, травление диэлектрической подложки проводят в два этапа, включающих первое травление диэлектрической подложки на определенную глубину и травление первого защитного слоя защитной маски, второе травление диэлектрической подложки на заданную глубину и удаление защитной маски полностью. Технический результат заключается в повышении прочности микромеханических датчиков за счет исключения концентраторов механических напряжений в местах переходов «исходная подложка - травленая поверхность». 5 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении кремниевых кристаллов микромеханических приборов, таких как акселерометры, гироскопы, датчики угловой скорости. Способ включает выполнение в объеме кремниевой пластины канавок для формирования кремниевых структур в виде стенок. Окисляют стенки, удаляют кремний с обратной стороны кремниевой пластины для вскрытия дна канавок. При этом удаление кремния с обратной стороны кремниевой пластины проводят после выполнения канавок, после чего окисляют стенки кремниевых структур и стравливают оксид кремния полностью. Удаление кремния с обратной стороны пластины может проводиться методом глубокого плазменного травления. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности микромеханических датчиков за счет устранения концентраторов механических напряжений со стенок формируемых кремниевых структур. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических чувствительных элементов датчиков, таких как акселерометры, датчики угловой скорости, датчики давления. Изобретение обеспечивает повышение метрологических характеристик микромеханических датчиков за счет повышения линейности преобразования. Сущность изобретения: в способе защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине с кристаллографической ориентацией (100) при глубинном анизотропном травлении в водном растворе гидрооксида калия KOH формируют масочный рисунок с элементами защиты углов, примыкающими к исходной части топологической маски вблизи точки пересечения сторон защищаемой трехмерной микроструктуры на пластине и продолжающимися за пределы исходной части маски. Травление проводят до тех пор, пока кремниевые элементы, сформированные в области маски защиты углов, не стравятся в процессе анизотропного химического травления до границы исходной топологической области микромеханической структуры, элементы защиты углов выполнены в виде Т-квадрата - совокупности квадратов с уменьшающимися размерами, где центр каждого квадрата является вершиной последующего квадрата, сторона начального Т-квадрата и последующих итерационных Т-квадратов определяется по формуле. 5 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении упругих элементов, используемых в конструкциях кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков - акселерометров, гироскопов, датчиков угловой скорости. В способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов, изотропно дотравливают с одновременным формированием галтельных переходов. При этом согласно способу после анизотропного травления удаляют окисный слой, наносят защитную пленку, методом фотолитографии формируют рисунок для изотропного травления, после чего изотропно дотравливают кремний и удаляют защитную пленку. Технический результат изобретения - получение упругих элементов требуемой толщины на кремниевых пластинах анизотропным травлением с устранением концентраторов механических напряжений на всех внутренних и внешних углах формируемых кремниевых структур путем изотропного дотравливания с дополнительной защитой поверхности пластины. 5 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и могжет быть использованы для изготовления монокристаллических элементов, таких как струны, упругие элементы, технологические перемычки, используемые в конструкциях микромеханических приборов, например, микромеханических акселерометров, гироскопов, резонаторов. В способе изготовления монокристаллического элемента микромеханического устройства окисляют плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), наносят на нее с двух сторон защитный слоя фоторезиста, предварительно вскрывают окна в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травят окисел по вскрытым окнам и анизотропно травят пластину до промежуточной глубины h, вскрывают окисел для формирования монокристаллического элемента, анизотропно травят кремний до получения требуемой толщины монокристаллического элемента. Согласно способа, после вскрытия окисла проводят утонение пластины наносят защитное покрытие в области формирования монокристаллического элемента, проводят анизотропное травление до получения требуемой толщины монокристаллического элемента и удаляют защитное покрытие. Изобретение обеспечивает повышение технологичности изготовления монокристаллических элементов за счет возможности формирования элементов с различным поперечным сечением. 8 ил.
Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых кристаллов микроэлектромеханических систем, используемых в конструкциях микромеханических приборов, таких как акселерометры, гироскопы, датчики угловой скорости. В способе изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем наносят защитные покрытия на лицевую и обратную стороны пластины, проводят фотолитографию по защитным слоям с лицевой и обратной сторон, травят кремний с лицевой и обратной сторон пластины на заданную глубину и с заданным профилем, наносят защитный слой с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок от растрава при последующем травлении с обратной стороны пластины, удаляют остатки маскирующих покрытий с лицевой и обратной сторон пластины. Согласно изобретению после травления кремния на заданную глубину и с заданным профилем удаляют защитный слой с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок, проводят обработку профиля в полирующем травителе и удаляют остатки маскирующих покрытий с лицевой и обратной сторон пластины. Кроме того, фотолитографию по защитным слоям на лицевой и обратной стороне проводят одновременно, в качестве защитного слоя с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок наносят медную пленку, в качестве маскирующих покрытий с лицевой и обратной стороны используют идентичные материалы, например нитрид кремния. Изобретение повышает чувствительность и прочность конструкций микроэлектромеханических систем за счет повышения технологичности изготовления и формирования кремниевых кристаллов с минимальной шероховатостью вертикального профиля канавок. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков. Сущность изобретения: в способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов. Одновременно с вышеуказанными операциями по формированию упругих элементов формируют контрольный элемент, расположенный вне зоны упругих элементов, формирование контрольного элемента проводят до самоторможения на заданную глубину, определяемую заданным математическим выражением. Изобретение обеспечивает повышение технологичности изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния путем оценки травления контрольных элементов до самоторможения. 3 ил.
Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков, таких как датчики давления и акселерометры. Сущность изобретения: в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине создают защитный слой, создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формируют последовательными операциями фотолитографии и травления структуру заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередованием травления кремния и оставшегося защитного слоя получают в кремнии заданный профиль. Вскрытие кремния в области максимальной глубины структуры проводят после создания защитного слоя, а затем наносят контрастный слой на защитный слой и на вскрытый участок кремния и проводят формирование структуры заданного профиля. Изобретение обеспечивает повышение точности изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур. 10 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении интегральных акселерометров.
Чувствительный элемент интегрального акселерометра выполнен из проводящего монокристаллического кремния и содержит маятник 3, соединенный с помощью упругих подвесов 2 с каркасной рамкой 1, обкладки 4, соединенные с каркасной рамкой 1 через площадки 6, расположенные на каркасной рамке 1. На обкладках 4 выполнены выемки 7 в местах соединения с площадками 6, расположенными на каркасной рамке 1. На поверхностях выемок 7 и площадок 6 сформированы последовательно слои диэлектрика 10 и металла 11 для улучшения качества соединения.
Дифференциальный конденсатор, необходимый для функционирования интегрального акселерометра, образован проводящей поверхностью кремниевого проводящего маятника 3 и металла 11, нанесенного на обкладки 4 со стороны маятника 3 с образованием емкостного зазора 5.
Техническим результатом является улучшение метрологических характеристик путем усовершенствования конструкции чувствительного элемента интегрального акселерометра. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при конструировании микромеханических тензорезисторных акселерометров, работоспособных при повышенных температурах. Интегральный тензопреобразователь ускорения содержит выполненные из единого монокристалла кремния два основания и соединяющий их концентратор механических напряжений, рабочие поверхности которых расположены в одной кристаллографической плоскости (100). На рабочей поверхности концентратора выполнены тензорезисторы, объединенные в мостовую схему и ориентированные в кристаллографических направлениях [110]. Одно из оснований выполнено в виде рамки монокристалла, внутри которого расположено второе основание, представляющее собой инерционную массу, а тензорезисторы выполнены из поликристаллического кремния на слое диэлектрика, расположенного на рабочей стороне концентратора механических напряжений, инерционной массы и области контактных площадок на рамке монокристалла. При этом в области контактных площадок на рамке монокристалла выполнен терморезистор из поликристаллического кремния на слое диэлектрика. Изобретение обеспечивает расширение температурного диапазона работы тензопреобразователя за счет снижения температурной погрешности измерения ускорения, а также расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения ускорения и температуры. 3 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении микромеханических гироскопов для измерения угловой скорости
Изобретение относится к измерительной технике