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1、2019/1/7,史景文 Slide No.1,CMOS MEMS應用三軸 & CMOS MEMS新製程簡介,Speaker: Jing-Wen Shih,2019/1/7,史景文 Slide No.2,Outline,MEMS簡介 MEMS應用&舉例 優點 動機 製程 設計 文獻回顧 目標,2019/1/7,史景文 Slide No.3,MEMS(MicroElectroMechanical System)：簡稱微機電系統技術 定義(美)：稱為微機電系統，其定義為整合的微元件或系統，包含利用IC相容批次加工技術製造的電子機械零件，其元件或系統的大小僅微米到毫米。,2019/1/7,史景文 S
2、lide No.4,MEMS應用舉例,“AccuMicroMotion” for physiological activity monitoring is proposed for detecting motions in six degrees of freedom. Recent advances in micromachining technology have made the design and fabrication of micro-electromechanical-systems (MEMS) acceleration sensors more affordable.,20
3、19/1/7,史景文 Slide No.5,CMOS MEMS整合感測優點,1.直接將感測得到的訊號直接在晶片上做直接的處理，可提升的讀取及準確性。 2.CMOS與MEMS構成的單體整合，可降低傳輸訊號的衰減、寄生電容、雜訊。 3.CMOS製程有完善的製程與穩定的製程參數，可直接使用在MEMS的標準製程中的沉積材料作為機械的結構層或犧牲層，可降低非標準製程及機台穩定性所帶來的不確定性！,2019/1/7,史景文 Slide No.6,結論,CMOS MEMS 運用，可具有更體積微小化、感測能力更高、訊號連結更強化的好處！ 可知，CMOS MEMS元件的效能和成本及競爭上，都優於目前個別元件!,
4、2019/1/7,史景文 Slide No.7,製程平台與應用,現有的CIC CMOS MEMS 製程平台，是以台積電的標準0.35um mixed-singal 2P4M CMOS製程或0.18um mixed-singal/RF 1P6M CMOS製程為基礎。 常見的CMOS MEMS主要可為RF switch resonator、accelerator 及懸臂樑結構,2019/1/7,史景文 Slide No.8,CMOS標準製程剖面示意圖,2019/1/7,史景文 Slide No.9,CIC CMOS MEMS技術平台剖面示意圖,2019/1/7,史景文 Slide No.10,舉例
5、,現有CIC CMOS MEMS平台是藉由乾式電漿蝕刻來製作不同XY軸方向的懸浮結構。是屬於同一平面有雙軸式的感測製作。 但電漿蝕刻的缺點在於製程技術對於垂直方向的上下金屬電極的中間區域(si02)無法有效用蝕刻法去除，因此無法達成三軸式感應結構！,2019/1/7,史景文 Slide No.11,最新製程方面,CIC目前最新是採取氫氟酸氣相蝕刻方式 與國內代工廠進行三軸式CMOS MEMS新製程作開發評估。 預計今年可望完成新的製程開發。,2019/1/7,史景文 Slide No.12,總結,以現今而言，新穎三軸感應機制CMOS MEMS製程開發要為最重要，嶄新的製程條件調整以及獨特的la
6、yout設計規範是目前最重要課題。,2019/1/7,史景文 Slide No.13,新式二維感測器,A new type of MEMS two accelerometer based on silicon,2019/1/7,史景文 Slide No.14,Idea,This kind of sensor consists of four vertical cantilever beams with an attached cylinder in the center of the sturcture.,2019/1/7,史景文 Slide No.15,Implement,By locati
7、ng the resistors logically formed the Wheatstone bridge; this sensor can detect acceleration in two direction.,2019/1/7,史景文 Slide No.16,感測主結構,2019/1/7,史景文 Slide No.17,Wheatstone bridge,2019/1/7,史景文 Slide No.18,應用公式,可用以推的電阻值: I1R1=I2R2 I1R2=I2R4 則R1/R2=R3/R4 可知 R2 = R1*（R4/R3） 也可推溫度係數: RT = R0(1+T),2
8、019/1/7,史景文 Slide No.19,two axis acceleration sensing element-3D,2019/1/7,史景文 Slide No.20,2019/1/7,史景文 Slide No.21,By locating the resistors logically formed the Wheatstone bridge; this sensor can detect acceleration in two direction.,2019/1/7,史景文 Slide No.22,Implement,The relationship between heigh
9、t of the cylinder and resonant frequency of the accelerometer.,2019/1/7,史景文 Slide No.23,壓電&加速度感測放置處,2019/1/7,史景文 Slide No.24,目標,製作一個可達到感測功能2D以上的感測器晶片並下線完成。 感測 - 3D感測。 結合3D感測與RF功能。,2019/1/7,史景文 Slide No.25,參考資料,參考網址: http:/ http:/mems.sandia.gov http:/ http:/ http:/ 參考Paper: A new type of MEMS two axis accelerometer based on Silicon Low-Power CMOS Wireless MEMS Motion Sensor for Physiological Activity Monitoring 參考期刊: CICeNEWS第105期,2019/1/7,史景文 Slide No.26,Thanks for your attention,
