Sensor de pressão microeletronico baseado no efeito piezoresistivo transversal em silicio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Coraucci, Guilherme de Oliveira
Data de Publicação: 2008
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1608759
Resumo: Orientador: Fabiano Fruett
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spelling Sensor de pressão microeletronico baseado no efeito piezoresistivo transversal em silicioMicroeletronic pressure sensor based on the transversal piezoresistive effect in siliconTransdutores de pressãoMicroeletrônicaCircuitos integradosSensor de pressãoPressure transducersMicroelectronicsIntegrated circuitsPressure sensorsOrientador: Fabiano FruettDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Apresentamos neste trabalho um sensor de pressão piezorresistivo de multiterminais totalmente compatível com o processo de fabricação CMOS, constituído de um piezoelemento sensível ao estresse mecânico disposto sobre uma membrana microfabricada. O layout deste piezoelemento permite maximizar o efeito do estresse mecânico sobre a deflexão das equipotenciais distribuídas sobre sua região ativa. Utilizamos a análise baseada no Método de Elementos Finitos no projeto da membrana, bem como na definição da disposição dos piezoelementos sobre a mesma. O sensor foi fabricado em duas tecnologias diferentes: CMOS 0,3 ?m MAS (Austria Mikro Systeme International) - disponibilizado pelo Projeto Multi-Usuário PMU-FAPESP - e CCS/Unicamp (Centro de Componentes Semicondutores da Unicamp). Realizamos a membrana, no sensor fabricado na tecnologia AMS, através de um processo de desbaste mecânico da pastilha de silício. Já para o sensor fabricado na tecnologia do CCS/Unicamp, utilizamos um aparato de corrosão química (solução de KOH) para corrosão anisotrópica do silício monocristalino e, desta forma, obtivemos uma membrana com maior qualidade. Realizamos o estudo, analítico e numérico, da dependência da tensão de saída do piezoelemento de multiterminais com relação ao estresse mecânico. Os sensores fabricados apresentaram sensibilidade proporcional ao número de contatoscorrente de entrada e pouca dependência desta sensibilidade com sua geometria para uma grande faixa de variação de suas dimensões. Na tecnologia AMS, o sensor apresentou uma sensibilidade de 0,24 mV/psi e na tecnologia CCS/Unicamp 4,8 mV/psi com linearidade máxima de aproximadamente 5,6% FSOAbstract: This work describes a CMOS-Compatible multiterminal piezoresistive pressure sensor based on the transversal piezoresistive effect, which consists of a piezotransducer fabricated on a membrane. The layout of this piezoelement is designed in such a way that its sensitivity is improved by maximizing the effect of the mechanical stress over the equipotential lines distribution in its active region. We performed Element Finite analyses in both membrane and piezoelement designs. The sensor was fabricated using two different technologies: CMOS 0,35 ?m AMS process (Austria Mikro Systeme International) - supported by the Fapesp Multi-User Project - and CCS/Unicamp process (Center for Semiconductor Components). In the AMS process, we realized a diaphragm by reducing the thickness of the die through a mechanical polishing process. In the sensor fabricated at CCS/Unicamp process, a backside bulk micro-machining was performed by using an automated KOH chemical etching apparatus, which provides a well-controlled anisotropic etching process. The sensor sensitivity is proportional to the number of input current terminals. The sensor sensitivity dependence related to its geometry is minimized even for a wide range of the sensor layout's aspect-ratio. In the AMS process, sensor's sensitivity amounted to 0.24 mV/psi and in the CCS/Unicamp process the sensitivity amounted to 4,8 mV/psi with a maximum linearity of about 5,6% FSOMestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia Elétrica[s.n.]Fruett, Fabiano, 1970-Carreño, Marcelo Nelson PaezQuevedo, Antonio Augusto FasoloUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCoraucci, Guilherme de Oliveira20082008-10-12T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf221 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1608759CORAUCCI, Guilherme de Oliveira. Sensor de pressão microeletronico baseado no efeito piezoresistivo transversal em silicio. 2008. 221 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1608759. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/437621porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T05:25:36Zoai::437621Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T05:25:36Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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