納米硅薄膜晶體管加速度傳感器制作及特性研究.pdf

1、隨著CMOS工藝和MEMS技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在加速度傳感器結(jié)構(gòu)、制作工藝及集成化方面開(kāi)展了大量的研究工作。本文基于納米硅薄膜具有高應(yīng)變因子、高載流子遷移率等優(yōu)異物理性質(zhì)，采用CMOS工藝和MEMS技術(shù)在<100>晶向雙面拋光高阻單晶硅片上設(shè)計(jì)、制作納米硅薄膜晶體管加速度傳感器芯片，以納米硅薄膜作為薄膜晶體管溝道層，在懸臂梁結(jié)構(gòu)根部沿<011>晶向和<0(1)1>晶向分別制作兩個(gè)納米硅薄膜晶體管，四個(gè)納米硅薄膜晶體管溝道電阻構(gòu)成惠斯通電橋

2、結(jié)構(gòu)，在懸臂梁頂端制作質(zhì)量塊。通過(guò)論述壓阻效應(yīng)和納米硅薄膜晶體管工作原理，本文給出納米硅薄膜晶體管加速度傳感器工作原理。在此基礎(chǔ)上，采用ANSYS有限元分析軟件建立懸臂梁結(jié)構(gòu)仿真模型，研究結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)懸臂梁結(jié)構(gòu)特性影響。
　　 本文基于納米硅薄膜晶體管加速度傳感器工作原理和ANSYS仿真結(jié)果，采用CMOS工藝和MEMS技術(shù)在<100>晶向高阻單晶硅襯底上實(shí)現(xiàn)納米硅薄膜晶體管加速度傳感器芯片設(shè)計(jì)、制作和封裝。采用SINOCERAYE

3、1311型掃描信號(hào)發(fā)生器、MolalShakerJZK-2型振動(dòng)臺(tái)等儀器對(duì)加速度傳感器芯片進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試，研究懸臂梁厚度及質(zhì)量塊的質(zhì)量對(duì)加速度傳感器固有頻率的影響，實(shí)驗(yàn)測(cè)得懸臂梁長(zhǎng)度、寬度和厚度分別為6000μm、1500μm和62μm的加速度傳感器共振頻率為460Hz，加速度傳感器的共振頻率隨懸臂梁厚度降低而下降，隨質(zhì)量塊質(zhì)量增加而降低。利用ESS-050/Amber標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)加速度傳感器的靈敏度特性進(jìn)行標(biāo)定，得到懸臂梁長(zhǎng)