文档介绍：电子科技大学
硕士学位论文
基于SOI技术的MEMS惯性加速度计的设计与优化
姓名:赵文静
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:徐利梅
20100601
摘要咝约铀俣燃剖俏墓丶考谛矶嘞关领域都有着广阔的发展和应用前景,在微系统领域中发挥着举足轻重的作用,因此,微惯性加速度计已成为大家研究和分析的热点,采用绝缘衬底上的硅际醯腗咝约铀俣燃撇坏ň哂薪虾玫墓杌堤匦裕沂笴互补金属氧化物半导体,加工工艺能够兼容,为加速度计表头与单片的集成提供了可能,实现了惯本文以电容式微加速度计为研究对象,进行基于际醯奈⒓铀俣燃平峁设计、建模仿真、结构优化、器件加工工艺技术等内容的研究。根据目前国内外惯性加速度计的发展现状及国内加工工艺条件,对不同类型加速度计的优缺点进行比较,提出了一个性能最优的基于际醯氖岢葑吹缛菔轿加速度计结构;基于硅微结构设计基本准则,进行梳齿状微加速度计结构设计和模型建立,对其力学特性、结构电容和动态特性等主要参数进行理论公式推导和分析,指出影响器件分辨率、灵敏度、机械热噪声等性能的主要结构参数,并对其偷粤航峁菇辛搜≡窈陀呕杓疲豪肕ㄓ萌砑﨏进行微加速度计结构特性系统级建模和仿真分析,其中包括静力分析、模态分析和弹性梁频响特性分析,并对结构模型进行验证优化;然后建立电容式加速度计表头力学特性和差动电容结构的等效电学模型,利用软件进行结构的电学特性仿真,验证了设计结构的合理性和正确性。最后根据梳齿状微加速度计结构,设计提出了以为中间层的希减薄制作加工技术,给出了具体加工工艺流程,然后基于峁寡芯可杓屏宋加速度计器件的加工工艺。同时,提出了一种金属离子吸附薄膜工艺技术,来克服器件刻蚀过程中的底切和效应,实现整个微加速度计器件的良好加工制作,并给出了硅膜悬空无衬底结构的微加速度计器件具体加工工艺流程。,缛菔轿⒓铀俣燃疲⒓庸すひ⒒缦低常琈惯性测量组合琈工艺与性器件微型化、可集成化、易批量生产等优点。关键词:
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签名:蛰墨聋导师签名:送潋签名:盘墼聱独创性声明论文使用授权日期:加年鹿H本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩。或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑日期:汐年石月/日
第一章绪论引言微小型化技术是技术领域发展的重要趋势,微小型化系统可以完成许多大型化系统所不能胜任和完成的工作,而且在某些方面显得更加快捷和方便。微机电窃诨笛Э埔约拔⒌缱友Э苹技术发展,逐渐形成的一门新兴学科和多学科交叉的尖端研究系统领域,是以微米尺度为主要特征尺寸的机电系统。微机电技术一诞生就引起了全国各界和广大政府部门的高度重视,经过这些年来的发展,技术已经由最系统从广义上包含了微纳米尺度的机械,不是简单的宏观机械微型化,而是指可以批量加工,集微型器件机构、信号处理、控制电路,以及接口、通讯和电源等所有元器件于一体的微型系统难芯磕勘暝谟谕ü⑿化、集成化来探索新的原理、新的功能元件和系统,开辟一个全新的科学技术方所以一般不会扰乱器件工作的本征环境和其它工作对象,同时能够完成在复杂狭窄环境空间中的繁杂任务。因此,微机电系统在航空航天、军事、交通、生物医学、环境监测,以及其它一些工业领域有着广阔的应用发展潜力,特别是应用于军事作战装备,可大大改善武器装备的作战能力。众多科学家们预测,技术在世纪将发展成庞大的高新技术产业,如同世纪的大规模集成电路诞生带来的信息革命一样弘概括起来,相对于传统的机电系统,微机电系统的体积小、精度高、重量轻,其体积可以小至亚微米尺度之下,结构尺寸精度可高达纳米级,重量可以轻至毫克;性能稳定、可靠性高,几乎不受热膨胀、噪声和挠曲等因素影响,具有较高的抗干扰性,可在较差条件下稳定工作;能耗低、灵敏性高、工作效率好,可适系统础上发展起来的,涉及到一系列工学学科和自然学科的学科技术,适应微小型化初的微元件发展成为如今应用于很多方面的系统技术,成为当今最有活力的技术领域之一。向和领域。由于微机电系统本身的特征尺寸和功耗都较小,且运动部件工作强度很弱,
技术基本上是类似于大规模集成电路的加工制造技术【,因而