CAJ | 학술논문

针对目前电容超声传感器多采用表面工艺制备,存在振膜应力大、厚度均匀性控制差且表面需要沉积分立电极而造成传感器灵敏度低、归一化位移小、频率易偏差的缺点,提出基于硅晶圆键合工艺的MEMS电容超声传感器.采用应力小、厚度均匀的SOI顶层硅作为敏感单元的一体化全振微传感薄膜,无需沉积分立电极,易于加工且频率偏差小.通过下电极的区域化定义及巧妙互联,避免了非活跃区的寄生电容.通过ANSYS及MATLAB对所设计的5种工作频率在124 kHz ～ 484 kHz之间、满足水下成像需求的传感器结构进行性能分析,表明传感器的电容变化量为650.62 fF/Pa～ 10.827 fF/Pa,满足现有条件的信号检测,输出电压灵敏度可达1.700 mV/Pa.与同频率指标的传统基于牺牲工艺而制备的金属-氮化膜堆栈结构对比表明,本结构频率可预测性高,偏差仅为0.0535％；振膜变形更均匀,归一化位移提高0.0432％以上；灵敏度平均提高11.9249 dB.
침대목전전용초성전감기다채용표면공예제비,존재진막응력대、후도균균성공제차차표면수요침적분립전겁이조성전감기령민도저、귀일화위이소、빈솔역편차적결점,제출기우규정원건합공예적MEMS전용초성전감기.채용응력소、후도균균적SOI정층규작위민감단원적일체화전진미전감박막,무수침적분립전겁,역우가공차빈솔편차소.통과하전겁적구역화정의급교묘호련,피면료비활약구적기생전용.통과ANSYS급MATLAB대소설계적5충공작빈솔재124 kHz ～ 484 kHz지간、만족수하성상수구적전감기결구진행성능분석,표명전감기적전용변화량위650.62 fF/Pa～ 10.827 fF/Pa,만족현유조건적신호검측,수출전압령민도가체1.700 mV/Pa.여동빈솔지표적전통기우희생공예이제비적금속-담화막퇴잔결구대비표명,본결구빈솔가예측성고,편차부위0.0535％；진막변형경균균,귀일화위이제고0.0432％이상；령민도평균제고11.9249 dB.