Título
Diseño de un proceso integrado de fabricación de sistemas micro-electromecánicos (MEMS) genérico y modular.
Autor
CARLOS RAMON BAEZ ALVAREZ
Colaborador
MONICO LINARES ARANDA (Asesor de tesis)
WILFRIDO CALLEJA ARRIAGA (Asesor de tesis)
ALFONSO TORRES JACOME (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), is a technology that in its simplest form can be defined as mechanical and electromechanical elements of micrometric dimensions. MEMS elements or devices could be considered from simple mechanical structures without any movement, to even more complex systems with multiple moving elements. However, the greatest potential of MEMS technology is profiteer when mechanical devices (microstructures and/or micro transducers) are merged with electronic devices (microelectronic circuits) on the same substrate (integrated MEMS process). Integrated MEMS can be obtained by a large variety of fabrication processes, from simple to complex subject to limitations in reproducibility. Nevertheless, all the MEMS process are based on a fabrication technology of integrated circuits (generally CMOS, Bipolar or BiCMOS) and from there, using compatible micromachining processes, different alternatives can be designed to get mechanical elements/devices.
This thesis designs an integrated monolithic fabrication process, that is generic and modular, merging electronic and mechanical devices. An intra-process scheme is adopted to optimize and/or to adapt the requirements of a particular application. The process will be generic using a single process flow for the fabrication of the different devices on the system. The modular aspect is related to the capacity of employ different materials and fabrication systems, with the goal of achieve the requirements of the design.
As starting point in the integrated MEMS process, a 3μm CMOS process was designed and optimized with a single polysilicon level and one metal level for interconnections. A study of the microstructures fabrication technology (PolyMEMS INAOE) was performed to further define and set the best integration scheme with no degradation of the materials, and ensure optimum behavior and performance of the fabricated devices.
Los Sistemas Micro Electro Mecánicos, o MEMS, son una tecnología que en su forma más sencilla se puede definir como elementos mecánicos y electrónicos de dimensiones micrométricas. Son considerados elementos o dispositivos MEMS, desde simples estructuras mecánicas que no generan ningún tipo de movimiento, hasta sistemas complejos con múltiples elementos móviles. Sin embargo, el mayor potencial de la tecnología MEMS es aprovechado cuando los dispositivos mecánicos (microestructuras y/o micro-transductores) se integran junto con los dispositivos electrónicos (circuitos microelectrónicos) en un mismo substrato (proceso MEMS integrado). Los MEMS integrados pueden obtenerse mediante una gran variedad de procesos de fabricación, desde simples hasta complicados con limitaciones en la reproducibilidad. Sin embargo, todos ellos se basan en una tecnología de fabricación de circuitos integrados (generalmente CMOS, Bipolar, o BiCMOS) y a partir de ahí, utilizando procesos de micromaquinado compatibles, se diseñan las alternativas para conseguir los dispositivos o elementos mecánicos.
En la presente tesis se diseña un proceso MEMS integrado de fabricación, genérico y modular, de dispositivos electrónicos y mecánicos, siguiendo un esquema intra-proceso para optimizar y/o adaptar los requerimientos de una aplicación en particular. Genérico por que se utilizará un único flujo de proceso para la fabricación de los diferentes dispositivos que conformen al sistema. Modular por la capacidad de alternar los materiales y sistemas de fabricación utilizados con el fin de cumplir lo requerido por la aplicación determinada.
Para conformar el proceso MEMS integrado, se diseñó y optimizó un proceso CMOS 3μm que considera un único nivel de polisilicio y un nivel de metal (interconexión). Se realizó un estudio sobre la tecnología de fabricación de microestructuras (PolyMEMS INAOE), para definir y establecer la mejor secuencia de integración sin degradar los materiales empleados, asegurando el funcionamiento y desempeño óptimo a nivel dispositivo y a nivel sistema.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
junio de 2016
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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