SOI MEMS与CMOS单片集成技术研究

• 作 者: 孙丽娜
• 机 构: 北京大学
• 出 处: 北京大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: post-CMOS单片集成工艺 SOI技术 加速度计 灵敏电荷放大器

经过几十年的发展，微电子机械系统(MEMS)已经成为继集成电路之后，微电子技术服务于人类的又一伟大发明。因为MEMS产品具有尺寸小、重量轻、成本低、可靠性高、抗振动冲击能力强以及易批量生产等优点，如今的各类消费性电子装置中已经有不少MEMS产品，例如加速度计、陀螺仪、磁力计、高度计、显示屏、投影机与麦克风等各种元件。MEMS与CMOS单片集成技术作为MEMS的发展方向之一，受了科学家的广泛关注。　　
本文充分调研和分析了国内外MEMS与CMOS单片集成工艺，针对国内现有的标准CMOS工艺流程和MEMS加工工艺，确定了基于SOI的MEMS和CMOS单片集成技术研究的课题方向，并设计和完成了成套的集成工艺。　　
论文首先介绍了集成MEMS传感器的发展，然后介绍了国内外的一些主流集成方法，通过比较分析各种方法的优缺点，得出SOI集成MEMS是比较好的发展方向这一结论。　　
论文的主体分为四个部分：集成工艺设计思想，加速度计结构设计、读出电路设计和集成版图设计，MEMS集成加工工艺流片工作和芯片系统功能测试。在集成工艺设计部分，论文介绍了加速度计的工作原理以及基于加速度计的集成SOI传感器工艺设计思想；在加速度计设计部分，论文介绍了加速度计的结构设计，基于灵敏电荷放大器的信号读出电路设计，其中包括两级运放设计，仿真结果以及集成版图设计的考虑因素等方面；在MEMS加工工艺部分，介绍了氧桥刻蚀的单项实验验证过程和集成工艺的工艺流程，着重突出了关键工艺步骤。在电路功能和芯片系统功能测试部分，测试了MEMS工艺前后MOS管单管特性和芯片功能。　　
最后总结了研究的主要工作，并对下一步的工作进行了规划和展望。