1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 681.586Микро- и наносистемная техникаAnalysis of Process for Manufacturing Microaccelerometer Sensitive ElementАнализ изготовления чувствительного элемента микроакселерометра448455http://ivuz-e.ru/en/issues/5-_2016/analiz_izgotovleniya_chuvstvitelnogo_elementa_mikroakselerometra/http://ivuz-e.ru/en/download/5_2016_1561_en.pdf

The results of the analysis of manufacturing the microaccelerometer capacitive sensor based on the high aspect inter-digital comb structures, fabricated on the bulk process technology using the deep silicon anisotropic etching (Bosch-process) and glass anodic bonding, have been presented. The analysis of manufacturing the sensor element after weighing its sensitive high aspect mass during the silicon etching process has been performed using the method of measuring the voltage applied to the inter-digital comb structures, in which a sharp change of the capacitors (voltage pull-in) had taken place. The calculation and experimental results of voltage pull-in changes depending on the lateral dimensions of spring beam and comb structures as a result of over etching at the stage of weighing the sensitive mass have been presented. It has been shown that by the value of this voltage the express diagnostics of the sensitive element can be carried out.

Приведены результаты анализа изготовления чувствительного элемента микроакселерометра емкостного типа на основе высокоаспектных встречно-штыревых гребенчатых структур, созданного по объемной технологии с использованием процессов глубокого анизотропного травления кремния (Bosch-процесса) и анодного сращивания со стеклом. Анализ изготовления элемента после вывешивания его чувствительной массы в процессе высокоаспектного травления кремния осуществлялся с использованием методики измерения напряжения, подаваемого на гребенки встречно-штыревых структур, при котором происходило резкое изменение емкости конденсаторов (напряжение схлопывания). Приведены результаты расчета и экспериментальные данные изменения напряжения схлопывания в зависимости от бокового ухода размеров гребенчатых структур и пружинных подвесов в результате перетрава на стадии вывешивания чувствительной массы. Показано, что по значению этого напряжения можно проводить экспресс-диагностику изготовления чувствительных элементов.

 Amini B.V., Ayazi F. Micro-gravity capacitive silicon-on-insulator accelerometers // J. Micromech. Microeng. – 2005. – Vol. 15. – P. 2113–2120.Chae J., Kulah H., Najafi K. A CMOS-compatible high aspect ratio silicon-on-glass in-plane micro-accelerometer // J. Micromech. Microeng. – 2005. – Vol. 15. – P. 15336–45.Compact electrode design for an in-plane accelerometer on SOI with refilled isolation trench / J. Xie, R. Agarwal, Y. Liu et al. // J. Micromech. Microeng. – 2011. – Vol. 21. – P. 095005.Mol L., Rocha L.A., Cretu E., Wolffenbuttel R.F. Read-out calibration of a SOI capaci-tive transducer using the pull-in voltage // J. Micromech. Microeng. – 2008. – Vol. 18. – P. 064009.Балансировка кремниевых датчиков угловой скорости в процессе изготовления / С.П. Тимошенков, Б.М. Симонов, О.М. Бритков и др. // Изв. вузов. Электроника. – 2015. – Т. 20. – № 1. – С. 5867.Rocha L.A., Cretu E., Wolffenbuttel R.F. Analysis and analytical modeling of static pull-in with application to MEMS-based voltage reference and process monitoring. // J. of Microelectromechanical Systems. – 2004. – Vol. 13. – P. 342354.Lee Y.-S., Jang Y.H., Kim Y.-K., Kim J.-M. Thermal de-isolation of silicon microstructures in a plasma etching environment // J. Micromech. Microeng. – 2013. – Vol. 23. – P. 025026.Docker P.T., Kinnell P., Ward M.C. A dry single-step process for the manufacture of re-leased MEMS structures // J. Micromech. Microeng. – 2003. – Vol. 13. – P. 790794.