跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.236.84.188) 您好!臺灣時間:2021/08/03 16:57
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:朱哲謙
研究生(外文):Che-chien Chu
論文名稱:正向與反向的CMOS-MEMS電容式麥克風整合研發
論文名稱(外文):Development of frontside/backside-direction capacitive microphone base on CMOS-MEMS process
指導教授:黃榮堂黃榮堂引用關係
口試委員:劉興華施文彬
口試日期:2012-01-12
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:CMOS微機電指向性微麥克風陣列
外文關鍵詞:CMOSMEMSdirectionalMicrophone array
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:196
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
CMOS-MEMS製程設計可以達到微小化、低成本及大量生產之優點,同時也可與一般IC製程相容,易於與IC電路整合,形成微機電系統。本論文提出一種設計方法可以將兩種不同的麥克風結構做在同一晶片上,並設計一種製程方法可同時將兩種不同結構的麥克風製作完成,且可與CMOS電路整合微晶片,完成CMOS-MEMS電容式麥克風。模擬上藉由Coventor Ware模擬軟體分析麥克風薄膜結構,包括薄膜中心變形量、初始電容值、電容值變化量;製程上利用乾、溼蝕刻製程以及超臨界乾燥機使麥克風完成製作,最後利用覆晶封裝技術使得指向性麥克風性質可以更加良好。

CMOS-MEMS process can achieve miniaturization, low cost and mass production. Because of the CMOS-MEMS process can integral of general IC process and IC circuit which can become Micro-Electro-Mechanical-System. This study provides a design way to combine two different microphone structures on the same chip and then design a process to make two different microphone structures be finished in one time, moreover, after two microphone structures are finished to combine CMOS circuit become micro-chip which is CMOS-MEMS capacitive microphone. Simulation by Coventor Ware to simulate microphone membrane、membrane deflection、initial capacitance and capacitance change; this process use dry-etch、wet-etch and CO2 Supercritical Dry Release to finish this study. Eventually, we use Flip-Chip package technology to make property better.

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.1.1 麥克風介紹及其發展 2
1.1.2 指向性麥克風介紹及其發展 5
1.2研究動機 5
1.3文獻討論 6
1.4研究方法 12
1.5論文架構 12
第二章 原理與分析 13
2.1電容感測系統簡介 13
2.2麥克風設計分析 14
2.2.1 靈敏度 15
2.2.2 初始應力 16
2.2.3 共振頻率 16
2.2.4 振模中心位移量 17
2.2.5 電容值變化量 17
2.2.6 空氣電阻與質量電感 17
2.2.7 間隙電阻 18
2.2.8 孔洞電阻 18
2.2.9 崩潰電壓 18
第三章 正向與反向麥克風製程與設計 21
3.1 CMOS-MEMS製程 21
3.2元件設計流程 24
3.3元件製程簡介 26
3.4結構設計與原理 28
3.4.1 麥克風設計 28
3.4.2 麥克風製程簡介 30
第四章 電容式麥克風結構設計與模擬 36
4.1麥克風架構設計 36
4.2麥克風架構模擬 38
4.3麥克風指向性模擬實驗 45
第五章 微元件後製程與量測 51
5.1金屬墊短路問題 51
5.2 CMOS-MEMS電容式麥克風後製程 60
5.3 CMOS-MEMS電容式麥克風結構量測 70
5.3.1 薄膜量測與分析 70
5.3.2 電容量測 74
第六章 結論與未來研究方向 78
6.1結論 78
6.2未來研究方向 79
參考文獻 80


[1]K.E. Petersen, "Micromechanical Switches on Silicon," IBM Journal of Research and Development, vol. 23, no. 4, 1971, pp. 376-385.
[2]K.E. Petersen, "Silicon as a Mechanical Material," Proceedings of the IEEE, vol. 70, no. 5, ,1982, pp. 420–457.
[3]胡馨華,新型(111)單晶矽微加速度計之設計製造與測試,博士論文,國立清華大學動力機械工程研究所碩士論文,新竹,民國92年。
[4]http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=0911130007
[5]明基電通新世代應用微機電整合之噴墨單晶片成果發表會簡報,民國96年。
[6]http://www.marketresearch.com/
[7]M. Royer, J. O. Holmen, M. A. Wurm, and O. S. Adland, "ZnO on Si integrated acoustic sensor," Sens. Actuators, vol. 4, 1983, pp.357 - 363 ,
[8]R. Schellin and G. Hess, "A silicon subminiature microphone based on piezoresistive polysilicon strain gauges," Sensors and Actuators, vol. 32, 1992, pp. 555-559.
[9]P. H. Sung, J. Y. Chen, K. h. Yen, and C. y. Wu, "CMOS compatible directional microphone," Industrial Technology Research Institute, 2008.
[10]梁凱智,CMOS製程整合電熱致動與壓阻感測之元件開發,碩士論文,國立清華大學動力機械工程研究所,新竹,民國93年。
[11]P. R. Scheeper, A. G. H.van der Donk, W.Olthuis, and P.Bergveld, "Fabrication of silicon condenser microphone using single wafer technology", J. Microelectromech. Syst. vol. 1, no. 3, 1992, pp 147 - 154
[12]P. R. Scheeper, W. Olthuis, and P. Bergveld, "The design, fabrication, and testing of corrugated silicon nitride diaphragms," J. Microelectromech. Syst., vol. 3, no. 1, 1994, pp. 36-42.
[13]N. Mohamad, P. Iovenitti, T. Vinay, "Effective Diaphragm Area of Spring-Supported Capacitive MEMS Microphone Designs," Smart Structures, Devices, and Systems, Vol. 7268, 2008, pp. 726805.
[14]B. A. Ganji, B. Y. Majlis, " High sensitivity and smallsize MEMS capacitive microphone using a novel slotted diaphragm," Microsyst Technol, 2009, pp1401–1406.
[15]C. W. Tan, Z. H. Wang, J. M. Miao and X. F. Chen, "A study on the viscous damping effect for diaphragm-based acoustic MEMS," Journal of Micromechanics and Microengineering , Vol. 17, 2007, pp 2253–2263.
[16]P. V. Loeppert, H. Estates, "Solid state condenser and microphone devices," United States Patent, Knowles Electronics LLC, 1994.
[17]P. V. Loeppert, H. Estates, M. Pederson, "Miniature broadband acoustic transducer," United States Patent, Knowles Electronics LLC, 2003.
[18]http://memslg.bokee.com/6158745.html
[19]C. W. Tan, J. Miao, "Enhanced analytical model for micromachined microphones, " International MEMS Conference, Vol. 34, 2006, pp 847–852.
[20]Y. Iguchi, M. Goto, M. Iwaki, A. Andoa, K. Tanioka, T. Tajima, F. Takeshi, S. Matsunaga, "Silicon microphone with wide frequency range and high linearity, " Sensors and Actuators, Vol. 135, 2006, pp 420–425.
[21]W. Kuhnel and G. Hess, "A silicon condenser microphone with structured back plate and silicon nitride membrane," Sensors and Actuators A, vol.30, 1992 , pp.251-258.
[22]M. Pedersen, W. Olthuis, P. Bergveld, "A silicon condenser microphone with polyimide diaphragm and back plate," Sensors and Actuators A, vol.63, pp 97-104, 1997.
[23]鄭英周,李其源,張培仁,陳炳輝,"CMOS-MEMS製程技術與電腦輔助微機電系統設計的整合研究,"國立臺灣大學台大工程學刊,第九十一期,第21-32頁,民國93年。
[24]陳永霖,CMOS MEMS Foundry Service,台灣國家晶片系統設計中心,第1-136頁,民國95年。
[25]H. J. Hsu, J. T. Huang, P. S. chao, S. H. Shih ,"Surface modification on plating-based Cu/Sn/0.7Cu lead-free copper pillars by using polishing, "Microelectronic Engineering 85, pp1595–1601, 2008.
[26]C. H. Chen, H. C. Kan, P. H. Yang, Y. T. Wang, "Modeling of Corrugated Diaphragms for Condenser Microphones," National Center for High Performance Computing, 2009.
[27]P. V. Loeppert, H. Estates, S. B. Lee, "Raised Microstructure of silicon based device", United States Patent, Knowles Electronics LLC, 2006.

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top