ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ                

Аверин Игорь Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой нано- и микроэлектроники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), PVE1976@yandex.ru
Пауткин Валерий Евгеньевич, аспирант, Пензенский государственный университет
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), PVE1976@yandex.ru 

681.518 

Актуальность и цели. Цель работы: анализ технологических особенностей формообразования кремниевых кристаллов акселерометров – элементов первичных преобразователей информации, выполненных на основе базовых МЭМС-технологий. Применение монокристаллического кремния в качестве конструкционного материала при создании датчиков позволило вывести на качественно новый уровень технические характеристики приборов, получивших общее название МЭМС-датчиков. Одними из наиболее распространенных приборов, выполненных по МЭМС-технологиям, являются микромеханические акселерометры емкостного и пьезорезисторного типа.
Материалы и методы. Кремниевые микромеханические акселерометры изготавливаются по технологиям поверхностной либо объемной микромеханики. Показаны преимущества и недостатки рассмотренных технологий: поверхностная микрообработка позволяет формировать множество чувствительных элементов для создания акселерометров массового производства, а технологии объемной микрообработки менее производительны, но обеспечивают получение чувствительных элементов акселерометров с высокими выходными параметрами.
Результаты и выводы. Преимущества чувствительного элемента, выполненного по технологии объемной микромеханики, заключаются в высоких метрологических и эксплуатационных характеристиках за счет большой величины инерционной массы по сравнению с чувствительными элементами, выполненными по технологии поверхностной микрообработки. Отличительной особенностью чувствительных элементов пьезорезисторного типа по сравнению с емкостными является более сложный технологический процесс, обусловленный необходимостью формирования пьезорезисторов на поверхности упругих перемычек. Выходные параметры МЭМС-приборов определяются технологическими особенностями изготовления кремниевых кристаллов МЭМС-акселерометров. 

Ключевые слова

МЭМС, акселерометр, технологии поверхностной и объемной микромеханики. 

 Скачать статью в формате PDF

1. Петерсен, К. Э. Кремний как механический материал / К. Э. Петерсен // Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. – 1982. – Т. 70, № 5. – С. 113.
2. Аверин, И. А. Управляемый синтез гетерогенных систем: получение и свойства : моногр. / И. А. Аверин. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2006. – 316 с.
3. Аверин, И. А. Влияние типа и концентрации собственных дефектов на свойства структур диоксида олова / И. А. Аверин, В. А. Мошников, И. А. Пронин // Нано- и микросистемная техника. – 2013. – № 1. – С. 27–29.
4. Аверин, И. А. Исследование поверхностей слоев резистивных структур на низкоразмерном уровне / И. А. Аверин, Ю. В. Аношкин, P. M. Печерская // Нанои микросистемная техника.–2010.–№1.–С.25–26.
5. Распопов, В. Я. Микромеханические приборы : учеб. пособие / В. Я. Распопов. – М. : Машиностроение, 2007. – 400 с.
6. Телец, В. А. Микроэлектромеханические инерционные преобразователи физических величин: типовые варианты исполнения» / В. А. Телец // Нано- и микросистемная техника.–2004.–№2.–С. 2–5.
7. Advanced Micro and Nanosystems. CMOS – MEMS / H. Baltes, O. Brand, G. K. Fedder, C. Hierold, J. Korvink, O. Tabata // WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2005. – Vol. 2.
8. Матвеев, В. В. Выбор ориентации топологии микрогироскопа на пластине монокристаллического кремния / В. В. Матвеев, В. Я. Pаспопов // Нано- и микросистемная техника. – 2008. – № 7. – С. 44–47.
9. Козин, С. А. Микроэлектронные датчики физических величин на основе МЭМС-технологии / С. А. Козин, А. В. Федулов, В. Е. Пауткин, И. Н. Баринов // Компоненты и технологии.–2010.–№1.–С. 24–27.
10. Папко, А. А. Об оптимизации структур построения микромеханических акселерометров на основе моделирования влияния паразитных МДП-структур в информационных целях / А. А. Папко, М. А. Калинин, В. В. Алексеева // Микротехнологии в космосе : тезисы докладов VIII науч.-техн. конф. с междунар. участием (Москва, 6–7 октября 2010 г.). – М., 2010. – С. 38–39.
11. Блинов, А. В. Создание полупроводниковых интегральных датчиков механических параметров на основе технологии МЭМС / А. В. Блинов, С. А. Козин, А. В. Федулов, И. Г. Акимов, В. Е. Пауткин // Мир измерений. – 2008. – № 1. – С. 49–53
12. Джексон, Р. Г. Новейшие датчики / Р. Г. Джексон. – М. : Техносфера, 2007. – 384 с.
13. Галушков, А. И. Методы проектирования и калибровки микроэлектронных пьезорезистивных преобразователей ускорения / А. И. Галушков, О. В. Панкратов, А. И. Погалов, А. Н. Сауров, В. С. Суханов, С. В. Угольников // Нано- и микросистемная техника. – 2006. – № 7. – С. 45–49.