Progettazione, disegno, fabbricazione e caratterizzazione di un microfono capacitivo in silicio con tecnologie MEMS

Abstract

La realizzazione di un microfono capacitivo con tecniche micromeccaniche è un progetto complesso ed articolato, che prevede lo sviluppo contemporaneo di un design e di un processo di fabbricazione ottimali per un dispositivo elettromeccanico miniaturizzato tridimensionale a tutti gli effetti. Un simile progetto può essere suddiviso idealmente in tre grandi fasi successive: la fase di studio e preparazione, la fase di prototipazione e la fase di ingegnerizzazione. Lo scopo della prima fase è quello di acquisire le competenze di base per la progettazione dei prototipi, di preparare un primo layout e di scegliere il concetto base per il processo di fabbricazione. La fase di prototipazione ha lo scopo di implementare la tecnologia di fabbricazione e di valutarne i limiti. Inoltre questa fase è servita per analizzare le soluzioni di progetto adottate nel primo layout. La fase finale è dedicata alla realizzazione di un microfono ottimizzato per una specifica applicazione. Questo rapporto tecnico è dedicato essenzialmente alla realizzazione del secondo run di fabbricazione ed all’analisi dei risultati sperimentali ottenuti su questi prototipi. Dopo una breve ricapitolazione sugli obiettivi generali del progetto, i risultati e i problemi del primo silicio, segue una descrizione delle correzioni adottate nel secondo silicio, sia di layout, sia di processo. Il terzo capitolo è interamente dedicato ad un dettagliato resoconto sul processo di fabbricazione del secondo silicio. Il quarto capitolo riassume le misure sperimentali fatte sui prototipi e sulle strutture ausiliari di test. Segue un’analisi dettagliata dei dati da cui emergono gli elementi mancanti per la progettazione ottimale del microfono in silicio. Nella conclusione sono riassunti i risultati principali ottenuti e sono discussi tutti gli elementi necessari per completare il progetto del microfono capacitivo in silici