基于SOI的三轴电容式微加速度计的设计、仿真与工艺研究
发布时间：2021-06-17 12:13
微型化是当今科学技术的重要发展方向,微系统（微机电系统,MEMS）是实现和利用微型化的关键技术之一。MEMS器件以其微型化、功能多样化、生产批量化、多学科交叉等特点受到了诸多国家的重视与研究,并取得了可观的成果。SOI技术的发展,使MEMS与集成电路兼容性大大提高,更进一步促进了MEMS的发展。作为MEMS重要研究方向之一的微加速度计,也在迅猛发展,并且基于SOI的微加速度计是未来惯性测量、制导的一个重要发展方向。结合研究背景及发展现状,比较微加速度计的种类与特点,选择基于SOI的三轴电容式微加速度计为研究对象。MEMS工艺离不开集成电路工艺,本课题所用到的集成电路工艺有氧化、光刻、物理气相淀积等技术。MEMS微细加工技术大致有三种,分别为体微加工技术、表面微加工技术和特种微加工。通过对微加速度计工作原理的研究分析,结合实验室现有的工艺条件,本文自主研究并设计了一种基于SOI的单质量块检测三个轴向加速度的电容式微加速度计。水平方向的检测电容是定齿偏置变间距型等高梳齿,Z轴方向的检测电容是定齿均置变面积型不等高梳齿。支撑梁是由四组中心对称的蛇形梁组成,具有高灵敏度、大量程的特点。敏感质量...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 MEMS简介
1.1.2 SOI技术简介
1.1.3 微加速度计的分类与特点
1.2 微加速度计的发展现状
1.3 选题依据与研究意义
1.4 本文主要内容
第二章 MEMS微细加工技术概述
2.1 集成电路工艺基础
2.1.1 氧化技术
2.1.2 光刻技术
2.1.3 薄膜淀积技术
2.2 MEMS微细加工技术
2.2.1 体微加工技术
2.2.2 表面微加工技术
2.2.3 特种微加工技术
2.3 本章小结
第三章 电容式微加速度计的结构设计
3.1 微加速度计的基本工作原理
3.2 微加速度计的结构设计
3.2.1 检测电容的设计
3.2.2 支撑梁的设计
3.2.3 敏感质量块的设计
3.3 本章小结
第四章 电容式微加速度计的结构仿真分析
4.1 有限元法和Ansys软件
4.1.1 有限元法介绍
4.1.2 Ansys14.0 简介
4.2 微加速度计的结构静力学分析
4.2.1 器件层厚度h的影响分析
4.2.2 线性度分析
4.2.3 量程分析
4.3 微加速度计的结构动力学分析
4.3.1 模态分析
4.3.2 谐响应分析
4.4 本章小结
第五章 电容式微加速度计的制造工艺研究
5.1 实验室工艺条件
5.2 微加速度计的制造工艺研究
5.2.1 镀膜工艺研究
5.2.2 光刻工艺研究
5.2.3 干法刻蚀工艺研究
5.2.4 二氧化硅腐蚀工艺研究
5.2.5 Al的腐蚀及Cr的剥离工艺
5.3 微加速度计的工艺流程
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS对信息技术发展的影响与前景[J]. 王鸿雁. 赤峰学院学报(自然科学版). 2010(10)
[2]基于SOI的三轴压阻微加速度计的设计[J]. 石云波,孟美玉,刘俊,马宗敏. 传感技术学报. 2008(03)
[3]MEMS技术的发展与应用[J]. 牛君,刘云桥. 科技资讯. 2007(23)
[4]微细加工技术研究进展[J]. 周焱. 机械工程师. 2006(11)
[5]一种新型体硅谐振加速度计(英文)[J]. 贾玉斌,郝一龙,张嵘. 半导体学报. 2005(02)
[6]SOI高压器件及高压集成技术[J]. 方健,郭宇峰,雷宇,张波,李肇基. 微电子学. 2004(04)
[7]微机械（MEMS）与微细加工技术[J]. 段润保,赵砚江,毛言理. 河北理工学院学报. 2004(02)
[8]微电子机械系统及硅微机械加工工艺[J]. 洪永强,蒋红霞. 电子工艺技术. 2003(05)
硕士论文
[1]新型Z轴差分电容式加速度传感器研究[D]. 韩成成.合肥工业大学 2013
[2]梳齿电容式微加速度传感器研究与设计[D]. 李波.西安电子科技大学 2013
[3]基于SOI技术的MEMS惯性加速度计的设计与优化[D]. 赵文静.电子科技大学 2010
[4]MEMS工艺优化及其应用[D]. 付思齐.长春理工大学 2010
[5]变面积差分电容式微机械加速度传感器的建模仿真[D]. 李元元.吉林大学 2007
本文编号：3235172
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 MEMS简介
1.1.2 SOI技术简介
1.1.3 微加速度计的分类与特点
1.2 微加速度计的发展现状
1.3 选题依据与研究意义
1.4 本文主要内容
第二章 MEMS微细加工技术概述
2.1 集成电路工艺基础
2.1.1 氧化技术
2.1.2 光刻技术
2.1.3 薄膜淀积技术
2.2 MEMS微细加工技术
2.2.1 体微加工技术
2.2.2 表面微加工技术
2.2.3 特种微加工技术
2.3 本章小结
第三章 电容式微加速度计的结构设计
3.1 微加速度计的基本工作原理
3.2 微加速度计的结构设计
3.2.1 检测电容的设计
3.2.2 支撑梁的设计
3.2.3 敏感质量块的设计
3.3 本章小结
第四章 电容式微加速度计的结构仿真分析
4.1 有限元法和Ansys软件
4.1.1 有限元法介绍
4.1.2 Ansys14.0 简介
4.2 微加速度计的结构静力学分析
4.2.1 器件层厚度h的影响分析
4.2.2 线性度分析
4.2.3 量程分析
4.3 微加速度计的结构动力学分析
4.3.1 模态分析
4.3.2 谐响应分析
4.4 本章小结
第五章 电容式微加速度计的制造工艺研究
5.1 实验室工艺条件
5.2 微加速度计的制造工艺研究
5.2.1 镀膜工艺研究
5.2.2 光刻工艺研究
5.2.3 干法刻蚀工艺研究
5.2.4 二氧化硅腐蚀工艺研究
5.2.5 Al的腐蚀及Cr的剥离工艺
5.3 微加速度计的工艺流程
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS对信息技术发展的影响与前景[J]. 王鸿雁. 赤峰学院学报(自然科学版). 2010(10)
[2]基于SOI的三轴压阻微加速度计的设计[J]. 石云波,孟美玉,刘俊,马宗敏. 传感技术学报. 2008(03)
[3]MEMS技术的发展与应用[J]. 牛君,刘云桥. 科技资讯. 2007(23)
[4]微细加工技术研究进展[J]. 周焱. 机械工程师. 2006(11)
[5]一种新型体硅谐振加速度计(英文)[J]. 贾玉斌,郝一龙,张嵘. 半导体学报. 2005(02)
[6]SOI高压器件及高压集成技术[J]. 方健,郭宇峰,雷宇,张波,李肇基. 微电子学. 2004(04)
[7]微机械（MEMS）与微细加工技术[J]. 段润保,赵砚江,毛言理. 河北理工学院学报. 2004(02)
[8]微电子机械系统及硅微机械加工工艺[J]. 洪永强,蒋红霞. 电子工艺技术. 2003(05)
硕士论文
[1]新型Z轴差分电容式加速度传感器研究[D]. 韩成成.合肥工业大学 2013
[2]梳齿电容式微加速度传感器研究与设计[D]. 李波.西安电子科技大学 2013
[3]基于SOI技术的MEMS惯性加速度计的设计与优化[D]. 赵文静.电子科技大学 2010
[4]MEMS工艺优化及其应用[D]. 付思齐.长春理工大学 2010
[5]变面积差分电容式微机械加速度传感器的建模仿真[D]. 李元元.吉林大学 2007
本文编号：3235172
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