MEMS

Dispositivos SemiconductoresJulio de 2012

Facultad de Ingeniería - UBADepartamento de Electrónica

Contenido

● Introducción ¿A qué nos referimos con MEMS?

● Aspectos generales de la fabricación● Etapas de diseño● Ejemplos de aplicación

¿Qué significa MEMS?

● Micro Electro Mechanical System● También llamados Micro System Technology

(MST)● Interacción eléctrica - mecánica y/o química● Dimensiones del orden del micrón● Permite implementar sensores y/o actuadores

¿Que se necesita para fabricar MEMS?● Conocimiento de las propiedades físicas de los materiales:

mecánicas, eléctricas, térmicas y magnéticas.

● Herramientas para trabajar los materiales o ”micromaquinado”: Procesos de Litografía - Etching - Deposition.

¿Que se necesita para fabricar MEMS?¿Qué se necesita para fabricar MEMS?

¿Que se necesita para fabricar MEMS?● Conocimiento de las propiedades físicas de los materiales:

mecánicas, eléctricas, térmicas y magnéticas.

● Herramientas para trabajar los materiales o ”micromaquinado”: Procesos de Litografía - Etching - Deposition.

● Muy estudiado y consolidado en la industria.● Permite integrar sensores, transductores, procesamiento

de señales, control y actuadores todo en el mismo chip.

¿Que se necesita para fabricar MEMS?¿Qué se necesita para fabricar MEMS?

Solución: Procesos CMOS

Micromaquinado superficial

Micromaquinado en Volumen I

Etching anisotropico: se logran figuras geometricas de gran definicion aprovechando sustancias que atacan selectivamente los diferentes planos cristalográficos.

Micromaquinado en Volumen II

Con técnicas como el DRIE, se logran altas relaciones de aspecto de hasta 30:1

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

2. Modelo conceptual

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

2. Modelo conceptual

3. Elección de un proceso

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

2. Modelo conceptual

3. Elección de un proceso

4. Diseño

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

2. Modelo conceptual

3. Elección de un proceso

4. Diseño

5. Modelo matemático >> Simulaciones: spice, matlab-simulink, por elementos finitos: Coventor, ANSYS.

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

2. Modelo conceptual

3. Elección de un proceso

4. Diseño

5. Modelo matemático >> Simulaciones: spice, matlab-simulink, por elementos finitos: Coventor, ANSYS.

6. Fabricación de un prototipo

DiseñoEtapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:

1. Objetivo >> requeriemietos >> especificaciones

2. Modelo conceptual

3. Elección de un proceso

4. Diseño

5. Modelo matemático >> Simulaciones: spice, matlab-simulink, por elementos finitos: Coventor, ANSYS.

6. Fabricación de un prototipo

7. Medición. Permite determinar si se cumplieron los objetivos. De lo contrario se debe volver a la etapa 4 o a la etapa 2.

Mercado MEMS

Ejemplos de Aplicación

Acelerómetros I

Acelerómetros II

● Aplicaciones: Disparo de Airbag, Teléfonos celulares, ABS, Velocímetros angulares, giróscopos..

Microfluidrica● Aplicaciones: Inyectores de tinta, Regulación de

caudales de fluidos, Sensores de presión

Óptica

DMD:

Digital Micromirror Device

Óptica II● Switches ópticos para

interconexión de fibra

Comunicaciones

● Switches de RF

Sensores Químicos

Biotecnología● Lab on Chip: microfluídrica + sensores químicos

Microscopía de fuerza atómica (AFM)

Referencias● http://www.fan.org.ar/

● http://www.tandar.cnea.gov.ar/grupos/mems/mems.html

● http://www.inti.gob.ar/electronicaeinformatica/becas2.htm

● http://www.mems.sandia.gov/

● http://www-mtl.mit.edu/mems/research.html

● http://www-bsac.eecs.berkeley.edu/

● http://www.memsnet.org/jobs/

● http://www.inti.gov.ar/hilo/h3/h3-2.php

● http://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_microelectromecanicos

● MEMS Mechanical Sensors (Beeby - Ensell - Kraft - White)

● The MEMS handbook (Mohamed Gad-el-Hak)