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Application of twin-beam structures for estimation of material properties and sensor fabrication

机译：双梁结构在材料特性评估和传感器制造中的应用

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Cet article discute l'application de la structure à faisceau jumeau proposée récemment à la fabrication des capteurs piézo résistifs et à l'estimation des propriétés des matériaux. Au lieu d'utiliser des méthodes communes pour isoler les piézo résistances de la structure en isolant la couche mince ou par des jonctions polarisées en inverse, la structure à faisceau jumeau repose sur un couplage mécanique qui fournit le courrant dans les piézo résistances. En conséquence, cette technique peut être utilisée dans des cas où les techniques habituelles ne peuvent pas être utilisées pour la fabrication des piézo résistances, tels que les processus standards de fabrication de beaucoup de systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS). Les propriétés des matériaux peuvent être estimées en utilisant les résultats expérimentaux à partir des dispositifs qui utilisent les structures à faisceau jumeau et les paramètres mécaniques calculés. En utilisant la structure à faisceau jumeau, le coefficient piézo résistif de la couche supérieure de poly-silicium (Poly2) dans un processus multi-usager MEMS (MUMPs) est calculé pour être environ -10.65 x 10~(-11) Pa~(-1), ce qui correspond à un facteur de mesure de-19.4. La conception d'un capteur de champ magnétique à l'aide d'une structure à faisceau jumeau est aussi discutée.%This paper discusses the application of the recently proposed twin-beam structure for fabrication of piezoresistive sensors and also for estimation of material properties. Instead of using common methods to isolate the piezoresistors from the structure by means of an insulating thin film or by reverse-biased junctions, the twin-beam structure relies on mechanical coupling to confine the current within the piezoresistors. Consequently, this technique can be used in cases where it is not possible to employ the common techniques for fabrication of piezoresistors, such as many standard microelectromechanical systems (MEMS) fabrication processes. Material properties can be estimated using the experimental results from devices that employ twin-beam structures and the calculated mechanical parameters. Using the twin-beam structure, the piezoresistive coefficient of the top polysilicon layer (Poly2) in the multi-user MEMS processes (MUMPs) process is calculated to be around -10.65 x 10~(-11) Pa~(-1), which corresponds to a gauge factor of -19.4. The design of a magnetic field sensor with a twin-beam structure is also discussed.
机译：本文讨论了最近提出的双束结构在压电电阻传感器的制造中以及材料特性评估中的应用。双束结构不是使用通过隔离薄层或通过反向极化结将压电电阻器与结构隔离的方法，而是依靠机械耦合来在压电电阻器中提供电流。因此，该技术可用于无法将常规技术用于制造压电电阻器的情况，例如许多微机电系统（MEMS）的标准制造工艺。可以使用使用双梁结构和计算出的机械参数的设备的实验结果来估算材料性能。使用双束结构，在MEMS多用户处理（MUMPs）中上多晶硅层（Poly2）的压电电阻系数经计算约为-10.65 x 10〜（-11）Pa〜（ -1），对应的测量系数为-19.4。还讨论了使用双束结构的磁场传感器的设计。％本文讨论了最近提出的双束结构在压阻传感器制造中的应用以及材料特性的估算。双束结构不是使用普通的方法通过绝缘薄膜或通过反向偏置结将压电电阻器与结构隔离，而是依靠机械耦合将电流限制在压电电阻器中。因此，该技术可用于不可能采用常见技术制造压阻器的情况，例如许多标准的微机电系统（MEMS）制造工艺。可以使用采用双梁结构的设备的实验结果和计算出的机械参数来估算材料性能。使用双光束结构，在多用户MEMS工艺（MUMPs）工艺中，顶部多晶硅层（Poly2）的压阻系数计算为-10.65 x 10〜（-11）Pa〜（-1），对应于-19.4的规格系数。还讨论了具有双束结构的磁场传感器的设计。

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