1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2024-29-1-79-88WKBHSJ621.3.049.779:681.586Микро- и наносистемная техникаTechnological aspects of manufacturing sensing elements of micromechanical impact sensorsТехнологические аспекты изготовления чувствительных элементов микромеханических датчиков удараКочурина Елена СергеевнаКочуринаЕлена СергеевнаKochurinaElena S.Elena S. KochurinaВиноградов Анатолий ИвановичВиноградовАнатолий ИвановичVinogradovAnatoliy I.Anatoliy I. VinogradovБоев Леонид РомановичБоевЛеонид РомановичBoevLeonid R.Leonid R. BoevЗарянкин Николай МихайловичЗарянкинНиколай МихайловичZaryankinNikolay M.Nikolay M. ZaryankinАнчутин Степан АлександровичАнчутинСтепан АлександровичAnchutinStepan A.Stepan A. AnchutinДернов Илья СергеевичДерновИлья СергеевичDernovIlya S.Ilya S. DernovТимошенков Алексей СергеевичТимошенковАлексей СергеевичTimoshenkovAlexey S.Alexey S. TimoshenkovТимошенков Сергей ПетровичТимошенковСергей ПетровичTimoshenkovSergey P.Sergey P. TimoshenkovНациональный исследовательский университет «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1); ООО «Лаборатория микроприборов» (Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, 6)Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1)11022026Том. 29 №17988http://ivuz-e.ru/issues/..Том+29+№1/tekhnologicheskie_aspekty_izgotovleniya_chuvstvitelnykh_elementov_mikromekhanicheskikh_datchikov_uda/http://ivuz-e.ru#

Modern approach to cargo transportation evaluation consists in continuous collection of such object data as nature and level of diverse effects while in operation, and their intensity. In the process of impact indication various types of devices are used, from destructive sealing to complex inertial systems. A need arises to design a device that can report the exceeding of allowable acceleration or the cargo exposure to impact action. An example of such a device would be an impact sensor. In this work, the developed design of the micromechanical impact sensor KMG-1 and the principle of its operation are presented. A silicon-on-insulator structure with the (111) orientation of working layer was used as material for sensitive element manufacturing. The main stages of the technological process of manufacturing a prototype of micromechanical impact sensor using Bosch process and eutectic soldering are considered. The parameters of deep etching of silicon were set. The etching process has been adjusted to reduce the effect of ready structures undercut on the line of device layer - insulator division. The parameters of silicon patterns eutectic soldering have been selected. It was shown that the use of proposed technological process allows obtaining a tolerance for a response level from 10 to 50 %. The developed micromechanical impact sensor KMG-1 can be applied to fix various impact actions during cargo transportation.

При индикации ударных воздействий используются различные типы устройств - от разрушающих пломб до сложных инерционных систем. Возникает необходимость в разработке устройства, которое способно сигнализировать о превышении допустимого ускорения или о том, что груз был подвержен ударному воздействию. Примером такого устройства может быть датчик удара. В работе представлены разработанная оригинальная конструкция чувствительного элемента микромеханического датчика удара КМГ-1 и принцип его работы. В качестве материала для изготовления чувствительного элемента микромеханического датчика удара использована КНИ-структура с ориентацией рабочего слоя (111). Рассмотрены основные технологические операции изготовления прототипа микромеханического датчика удара с использованием Bosch-процесса и эвтектического сращивания. Определены параметры глубокого травления кремния. Подобраны процесс травления, уменьшающий эффект подтравливания готовых структур на границе разделения приборный слой - диэлектрик, а также параметры эвтектического сращивания кремниевых структур. Показано, что применение предлагаемого технологического процесса позволяет получать допуск на уровень срабатывания от 10 до 50 %. Разработанный микромеханический датчик удара КМГ-1 может использоваться для фиксации различных ударных воздействий при транспортировании груза.

микромеханический датчик ударачувствительный элементкремний на изолятореглубокое травление кремнияэвтектическое соединениеmicromechanical impact sensorsensitive elementsilicon-on-insulatordeep silicon etchingeutectic soldering Особенности конструкции и технологии изготовления чувствительного элемента микроакселерометра / С. П. Тимошенков, В. В. Калугин, С. А. Анчутин и др. // Наноиндустрия. 2019. № S (89). С. 480-483. -. DOI: 10.22184/NanoRus.2019.12.89.480.483 EDN: ZHEYCTTimoshenkov S. P., Kalugin V. V., Anchutin S. A., Zariankin N. M., Kochurina E. S. Features of designing and manufacturing a microaccelerometer sensing device. Nanoindustriya = Nanoindustry, 2019, no. S (89), pp. 480–483. (In Russian). https://doi.org/10.22184/NanoRus.2019.12.89.480.483Готра З. Ю. Технология микроэлектронных устройств: справочник. М.: Радио и связь, 1991. 528 с.Gotra Z.Yu. Technology of microelectronic devices, reference book. Moscow, Radio i svyaz’ Publ.,528 p. (In Russian).Скупов А. Анодная и непосредственная сварка пластин для микроэлектроники // Вектор высоких технологий. 2015. № 5 (18). С. 36-44.Skupov A. Anodic and direct wafer bonding for microelectronics. Vektor vysokikh tekhnologiy, 2015,no. 5 (18), pp. 36–44. (In Russian).Разработка чувствительного элемента микромеханического акселерометра / Е. С. Кочурина, С. А. Анчутин, В. В. Калугин и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 1. С. 59-67. DOI: 10.24151/1561-5405-2022-27-1-59-67 EDN: JPSKAXKochurina E. S., Anchutin S. A., Kalugin V. V., Zaryankin N. M., Timoshenkov A. S., Dernov I. S.Development of a sensitive element of a micromechanical accelerometer. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 1, pp. 59–67. (In Russian). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-1-59-67Разработка и исследование МЭМС-акселерометра / Е. С. Кочурина, С. А. Анчутин, А. С. Мусаткин и др. // Наноиндустрия. 2022. Т. 15. № S8-1 (113). С. 235-238. -. DOI: 10.22184/1993-8578.2022.15.8s.235.238 EDN: NAVGJZKochurina E. S., Anchutin S. A., Musatkin A. S., Dernov I. S., Timoshenkov A. S., Polushkin V. M.,Timoshenkov S. P. Research and development of a MEMS-accelerometer. Nanoindustriya = Nanoindustry, 2022, vol. 15, no. S8-1 (113), pp. 235–238. (In Russian). https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.8s.235.238Advanced time-multiplexed plasma etching of high aspect ratio silicon structures / M. A. Blauw, G. Craciun, W. G. Sloof et al. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2002. Vol. 20. Iss. 6. P. 3106-3110. DOI: 10.1116/1.1518018Оптимизация параметров процесса глубокого плазмохимического травления кремния для элементов МЭМС / А. И. Виноградов, Н. М. Зарянкин, Е. П. Прокопьев и др. // Изв. вузов. Электроника. 2010. № 2 (82). С. 3-9. EDN: LMCYJBVinogradov A. I., Zaryankin N. M., Prokopiev E. P., Timoshenkov S. P., Mikhailov Yu. A. Optimizationof parameters of plasmachemical process of silicon etching for MEMS elements. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2010, no. 2 (82), pp. 3–9. (In Russian).Standing wave and skin effects in large-area, high-frequency capacitive discharges / M. A. Lieberman, J. P. Booth, Р. Chabert et al. // Plasma Sources Sci. Technol. 2002. Vol. 11. No. 3. P. 283-293. DOI: 10.1088/0963-0252/11/3/310 EDN: AYZSJNLieberman M. A., Booth J. P., Chabert Р., Rax J. M., Turner M. M. Standing wave and skin effects inlarge-area, high-frequency capacitive discharges. Plasma Sources Sci. Technol., 2002, vol. 11, no. 3,pp. 283–293. https://doi.org/10.1088/0963-0252/11/3/310Берлин Е., Двинин С., Морозовский Н., Сейдман Л. Реактивное ионно-плазменное травление и осаждение. Установка "Каролина 15" // Электроника: наука, технология, бизнес. 2005. № 8. С. 78-80. EDN: NXTCSJBerlin E., Dvinin S., Morozovskiy N., Seydman L. Reactive ion-plasma etching and deposition. System“Caroline 15”. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes = Electronics: Science, Technology, Business, 2005, no. 8 (66), pp. 78–80. (In Russian).Григорьев Ю. Н., Горобчук А. Г. Численная оптимизация плазмохимического реактора // Вычислительные технологии. 1997. Т. 2. № 6. С. 12-23. EDN: KYRBURGrigoryev Yu. N., Gorobchuk A. G. Numerical optimization of plasma-chemical etching reactor. Vychislitel’nye tekhnologii = Computational Technologies, 1997, vol. 2, no. 6, pp. 12–23. (In Russian).