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研究生: 李仲祥
Li, Chung-Hsiang
論文名稱: SOI晶片製作共振式水中聲響感測器之研究
Study on the Fabrication of Resonant Underwater Acoustic Sensors by SOI wafer
指導教授: 趙儒民
Chao, Ru-Min
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 水下感測器感測器
外文關鍵詞: sensor, underwater
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  • 摘 要

    本研究之目的在於製造一種應用於水下環境之聲響感測器,在製程中採用SOI晶片做為基材,其目的可省去沉積薄膜的過程,降低沉積所帶來製程上的瑕疵。SOI晶片在結構尺寸上可因不同需求做調整,較符合在水下環境使用聲響感測器需克服靜水壓對於感測器施壓產生的變形之限制。以SOI晶片為材料配合微機電製程裡的面型加工(surface micromachining) 後形成的薄膜結構,在薄膜的感測面鋪上適當的壓阻材料,利用結構本身具有自然振頻之特性,在接受特定頻率聲波時,結構會在此特定頻率中產生較高的訊雜比,利用這樣的特性作為感測器的在水中的作用原理。本實驗藉由三道光罩微影製程配合沉積、蝕刻、蒸鍍及封裝到最後的測試,製作出一適合水下環境使用之感測器,最後並經由各式聲學實驗設備探討聲響感測器之特性以作為實用時之參考。

    Abstract

    The purpose of this study is to fabricate a strain-gage type acoustic sensor for underwater environment. We utilize the structure layer of SOI wafer as the sensing membrane to ease the fabrication process. By selecting various Si layer and oxide layer thickness, the acoustic sensor can be tested at various depth of water without touching the substrate material, which is crucial for the sensing element. At resonant frequent of the membrane structure, a high signal-to-noise ratio (SNR) is expected.

    The test of the acoustic sensor was carried out in the air and underwater environment, and it was unsuccess we will discuss several possible reason for this, and propase future work for continuing the present study.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 xi 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2文獻回顧 2 1.3研究方法 3 第二章 共振式感測器基本原理 4 2.1壓阻效應 5 2.2惠斯敦電橋電路 8 2.3薄膜結構的振動 10 第三章 共振式感測器之設計 12 3.1製程技術之介紹 13 3.1.1 材料的選用 13 3.1.2 微影 16 3.1.3 沉積 16 3.1.4 蝕刻 21 3.2壓阻外型的設計 24 3.3薄膜結構外型的設計 25 3.4線路佈局 28 第四章 製程 29 4.1光罩之設計 29 4.2 共振式水下聲響感測器之製造流程 35 4.2.1 前製程 35 4.2.2 壓阻材微影製程 36 4.2.3 薄膜結構微影製程 39 4.2.4 金屬導線微影製程 41 4.2.5 封裝測試前處理 42 4.3 製程遇到之問題與解決方案 48 4.4 製程結果 53 第五章 測試系統的建立 56 5.1實驗設備的架構 56 5.1.1 空氣環境下的實驗架構 57 5.1.2 水下環境的實驗架構 60 5.2實驗原理與方法 63 第六章 實驗結果與討論 64 6.1測試晶片的製作結果 64 6.2結論 69 參考文獻 71

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-08-30公開
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