博碩士論文 101323085 詳細資訊




以作者查詢圖書館館藏 以作者查詢臺灣博碩士 以作者查詢全國書目 勘誤回報 、線上人數:8 、訪客IP:3.233.239.102
姓名 謝秉勳(Ping-Hsun Hsieh)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 CMOS-MEMS電容式加速度計之設計與製作
相關論文
★ 雙頻帶微型電磁式發電機之研製★ 經驗模態分解法之清醒與麻醉情形下的腦波特徵判別
★ 銅電鍍製程於微小結構製作之應用★ 平面雙軸式磁通閘之分析與應用
★ 低頻振動能量擷取器之設計★ 聲波聚焦噴墨搭配菲涅爾透鏡之設計
★ 微粒子於溶液中操控之模擬★ 應用希爾伯特黃轉換以C語言環境開發腦機介面訊號處理
★ 平面雙軸式磁通閘之製作與改良★ 單一自由度微型電熱鑷子之設計與分析
★ 加工液濁度檢測器之設計★ Underwater Position Control of Particles
★ 立體微型振動發電機之研製★ 三維導電微成型技術開發應用於微機電系統之研究
★ 用於電火花加工的油質感測器★ 油液污濁度檢測器之設計與改良
檔案 [Endnote RIS 格式]    [Bibtex 格式]    [相關文章]   [文章引用]   [完整記錄]   [館藏目錄]   至系統瀏覽論文 ( 永不開放)
摘要(中) 微機電系統(Microelectromechanical Systems, MEMS)結合了微電子技術與機械工程,將傳統的致動器與感測器縮小至微米範圍,並具有低功耗、響應快速等優點,因此在近幾年蓬勃地發展。
MEMS製程無法制式化,對於不同的元件,考量到結構、功能等因素,需設計不同的製程,因此在製作上具有步驟繁複、成本較高等問題,相對MEMS製程,半導體製程技術發展成熟,元件製作精細,尺寸也越來越小,且具有標準化製程,若能整合MEMS與半導體製程技術,更能夠有效提升元件的良率與可靠度,考慮到此整合之必要性,CMOS-MEMS製程技術便由此誕生。
本研究中,我們採用TSMC 0.35μm 2P4M製程,將設計元件交由TSMC製造,並結合CIC所提供之後製程,進行結構的釋放。藉由MEMS-CMOS整合技術,我們期望能夠將多種元件,利用標準化的半導體製程製作出來,並借助半導體製程之穩定性,增加元件良率,進一步提升其性質。
摘要(英) In this paper, we designed a 2-axis capacitive accelerometer using TSMC 0.35μm 2P4M process and post-process provided by CIC. With standard CMOS process, the reliability of the MEMS device can be increased effectively. The development of MEMS had been strongly increased in recent years due to many advantages such as low power consumption, high response, and small size. The fabricated device is 1172*1172 μm2 in size with 3μm wide oxide comb fingers and 3μm sensing gaps. In CMOS process, 2 layers of polysilicon, 4 layers of metal, and dielectric layers are used to form the structure of the device. By depositing and etching metal layers, electrical paths could be delineated. Vias patterned in dielectric layers are used to electrically connect the different layers of metal. The main structure of accelerometer was then released through polysilicon etching. With vibration of the suspended proof mass, the capacitance between the comb fingers is altered. By using differential capacitance to voltage circuit, capacitance can be measured for given acceleration excitations.
關鍵字(中) ★ 微機電
★ 電容式加速度計
關鍵字(英) ★ CMOS-MEMS
★ Accelerometer
論文目次 摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 微機電加速度計 2
1.4 文獻回顧 7
1.5 章節提要 15
第二章 元件設計與模擬分析 16
2.1 加速度計基本原理 16
2.2 模擬環境介紹 18
2.2.1 材料性質 19
2.2.2 製程 19
2.2.3 光罩繪製 21
2.2.4 三維結構 21
2.2.5 分析 21
2.3 結構設計 22
2.3.1 質量塊設計 23
2.3.2 彈簧設計 24
2.3.3 感測結構設計 27
2.3.4 加速度計設計 29
2.4 加速度計模擬 33
第三章 製作流程 45
3.1 TSMC 0.35μm 2P4M製程概述 45
3.2 CIC後製程概述 46
第四章 元件特性量測 49
4.1 結構特性量測 49
4.2 元件動態量測 51
4.2.1 量測系統架構 51
4.2.2 量測結果 52
4.3 元件電性量測 54
4.3.1 量測系統架構 54
4.3.2 量測結果 56
第五章 結論與未來展望 57
參考文獻 59
參考文獻 [1] 洪英瑞 2012 『CMOS MEMS Foundry Service』國家晶片系統設計中心。
[2] A. Partridge, J.K. Reynolds, et al, “A High-Performance Planar Piezoresistive Accelerometer,” J-MEMS, Vol. 09, pp. 58-66, 2000.
[3] D.L. Devoe, A.P. Pisano, “Surface Micromachined Piezoelectric Accelerometer (PiXLs),” J-MEMS, Vol. 10, pp. 180-186, 2001.
[4] C.S. Silva, J. Pontes, et al, “A Fully Integrated Three-Axis Thermal Accelerometer,” Instrumentation and Measurement Technology Conference, Minneapolis, MN, May. 6-9, pp. 963-966, 2013.
[5] P. Pingh, P. Gupta, P. Srivastava, M. Goswami, and B.R. Pingh, “Design and Analysis of High Resonant Frequency MEMS Accelerometer,” Engineering and Systems, Allahabad, Apr. 12-14, pp. 1-5, 2013.
[6] B.V. Amini, F.Ayazi, “A 2.5-V 14-bit ΣΔ CMOS SOI Capacitive Accelerometer,” IEEE JSSC, Vol.39, pp. 2467-2476, 2004.
[7] J.M. Tsai, G.K. Fedder, “Mechanical Noise-Limited CMOS-MEMS Accelerometers,” MEMS’05, Miami Beach, FL, Jan. 30-Feb. 3, pp. 630-633, 2005.
[8] C.M. Sun, C. Wang, and W. Fang, “On the Sensitivity Improvement of CMOS Capacitive Accelerometer,” Sensors and Actuators A, pp.347-352, 2008.
[9] D. Chattaraj, K.B.M. Swamy, and S. Sen, “Design and Analysis of Dual Axis MEMS Accelerometer,” Physic of Semiconductor Devices, Mumbai, Dec. 16-20, pp. 718-720, 2007.
[10] C. Wang, M.H. Tsai, C.M. Sun, and W. Fang, “A Novel CMOS Out-of-Plane Accelerometer with Fully-Differential Gap-Closing Gapacitance Sensing Electrodes,” JMM, Vol. 17, pp. 1275-1280, 2007.
[11] C.P. Hsu, M.C. Yip, and W. Fang, “Implementation of Gap-Closing Differential Capacitive Sensing Z-axis Accelerometer on SOI Wafer,” JMM, Vol. 19, Art. No 075006, pp.1-7, 2009.
[12] M. Shuja Khan, S.A. Bazaz, and M. abid, “Comparative Study on System Model and Finite Element Analysis of a Monolithic 3DOF MEMS Capacitive Accelerometer,” Information and Multimedia Technology, Jeju Island, Dec. 16-18, pp. 524-528, 2009.
[13] C.M. Sun, M.H. Tsai, Y.C. Liu, and W. Fang, “Implementation of a Monolithic Single Proof-Mass Tri-Axis Accelerometer Using CMOS-MEMS Technique,” IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 57, pp. 1670-1679, 2010.
[14] M.H. Tsai, Y.C. Liu, and W. Fang, “A 3-axis CMOS-MEMS Accelerometer Structure with Vertically Integrated Fully-Differential Sensing Electrodes,” J-MEMS, Vol. 21, pp. 1329-1337, 2012.
[15] 姚志民 2011 『微機電設計模擬軟體CoventorWare訓練課程及微系統設計分析課程』 國家高速網路與計算中心
[16] James J. Allen, “Micro Electro Mechanical System Design,” 2005
[17] 戴毓廷 2012 『D35製程實務訓練課程』 國家晶片系統設計中心
[18] Gang Zang, Huikai Xie, L.E. de Rosset, G.K. Fedder, “A Lateral Capacitive CMOS Accelerometer With Structural Curl Compensation,” MEMS’99, Orlando, FL, Jan. 17-21, pp. 606-611, 1999.
指導教授 陳世叡(Shih-Jui Chen) 審核日期 2014-8-29
推文 facebook   plurk   twitter   funp   google   live   udn   HD   myshare   reddit   netvibes   friend   youpush   delicious   baidu   
網路書籤 Google bookmarks   del.icio.us   hemidemi   myshare   

若有論文相關問題,請聯絡國立中央大學圖書館推廣服務組 TEL:(03)422-7151轉57407,或E-mail聯絡  - 隱私權政策聲明