NEMS/MEMS integration in submicron CMOS Technologies
La reducción de los dispositivos MEMS hasta la nano escala (NEMS) ha permitido el acceso a nuevos dominios de la física y promete revolucionar las aplicaciones de sensado. Sin embargo esta miniaturización ha sido conseguida a costa de procesos de fabicración complicados y no reproducibles. Es por el...
| Author: | |
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| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2014 |
| Country: | España |
| Institution: | CBUC, CESCA |
| Repository: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/285060 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10803/285060 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | NEMS CMOS-NEMS Tecnologies 621.3 |
| Summary: | La reducción de los dispositivos MEMS hasta la nano escala (NEMS) ha permitido el acceso a nuevos dominios de la física y promete revolucionar las aplicaciones de sensado. Sin embargo esta miniaturización ha sido conseguida a costa de procesos de fabicración complicados y no reproducibles. Es por ello que esta tesis trata de obtener dichos dispositivos NEMS a partir de una tecnologia CMOS comercial (ST 65nm). Con este objetivo un estudio en detalle de la tecnología ST 65nm es llevado a cabo para posteriormente definir en ella estructuras NEMS en sus diferentes capas (en polysilicio con un grosor y ancho de 60 nm x 100 nm y en metal 1, cobre , con unas dimensiones de 90nm x 100nm). Un nuevo post proceso de liberación es presentado que nos permite liberar las estructuras, demostrando así su correcta fabricación. Sin embargo, fruto de esta miniaturización las señales eléctricas usadas para sensar su movimiento se reducen también. Como alternativa a un sensado capacitivo estudiamos la viabilidad de adaptar a nuestro proceso de fabricación CMOS-MEMS a un método de transducción basado en un transistor cuyo puerta resuena, su movimiento modula las cargas del canal y dicho desplazamiento puede ser leído en la corriente del puerta del transistor. Mediante dicho método de transducción la respuesta en frecuencia de un resonador de polysilicio a 24 MHz fue leída y su funcionamiento como interruptor a bajos voltajes (2.25 V pull-in) fue validado. Además, proponemos el uso de interruptores mecánicos no solo como memorias o en aplicaciones lógicas (gracias a su eficiencia energética) sino como el elemento base para la implementación de un oscilador en anillo, completamente mecánico. Con este oscilador ampliamos el rango de aplicación de los interruptores N/MEMS a nuevos campos como el sensado de masa pero con el valor añadido de tener una señal digital. Para implementar esta nueva configuración presentamos un modelo y desarrollamos interruptores mecánicos en diferentes tecnologías CMOS intentando siempre reducir sus dimensiones. Con estos interruptores mecánicos CMOS hemos conseguido voltajes de operación bajos (5V), respuestas abruptas (4.3 mV/decada) y una buena relación ION/IOFF (1.104). |
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