Tunable absolute capacitive MEMS pressure sensor on a pure play commercial process

A new method for manufacturing absolute MEMS (microelectromechanical systems) capacitive pressure sensors was developed using MIDISTM, a commercially available Pure Play process offered by Teledyne DALSA. The method takes advantage of the clean vacuum and low leak rate of 45 molecules/s (7.5E−13 atm∙cc/s) [2, 3] as a highly stable reference. The method allows absolute capacitive pressure sensors to be manufactured alongside 3-axis accelerometers and 3-axis gyroscopes opening the possibility of 10-axis IMUs on a single dye [4]. A method for characterizing the mechanical properties of the sensing membrane using FT-MTA02 Micromechanical Testing and Assembly Station by FemtoTools showed an accurate correlation of membrane deflection constant with simulated results. Finally, a testing set up was designed and built to measure the electrical performance of the pressure sensors under the biomedical, environmental and energy extraction applications. This pressure testing set up will be used to compare sensor data from sensors with diameters ranging from 210-360um with membrane thicknesses of 3 and 5um. The data will be valuable in showcasing the range and versatility of this method for manufacturing absolute pressure sensors. From the simulations we expect our sensors to have a resolution of 0.01kPa with an accuracy of +/-0.7% in the smallest package (2mmx2mmx0.8mm) while consuming only 24uA in high resolution and 3.3uA in low resolution. A high performance, low power, customizable pressure sensor that can be fabricated alongside accelerometers, gyroscopes allowing for 10-axis IMUs on a single dye.Une nouvelle méthode pour fabrique des capteurs de pression MEMS absolue a été développée sur la plateforme MIDISTM. MIDISTM est un procédé commercial offert par Teledyne DALSA. Les capteurs de pression MEMS utilise le vide ultra base avec un taux de fuite ultra base de 45 molécules par seconde [2, 3] comme référence ultra stable. Cette méthode de fabrication est aussi compatible avec les accéléromètres 3 axes et les gyroscopes 3 axes, ouvrent la possibilité de fabriqué des systèmes de mesure inertiel (SMI) de 10 axes dans un puce [4]. Une méthode pour caractériser les propriétés mécanique de la membrane est introduite. La méthode utilise le FT-MTA02 de FemtoTools. La méthode montre une bonne corrélation de la constante de déflection entre les mesures et les simulations. Une méthode pour mesurer la performance électrique des capteurs de pression est aussi introduite. Cette méthode va être utilisée pour caractériser des capteurs avec des diamètres de 210-360um et épaisseurs de membranes de 3 et 5um. Cette information sera utiliser pour montre la versatilité de cette méthode de fabrication de capteurs de pression MEMS absolue. Les capteurs devront détecter résolution de 0.01kPa avec une précision de +/-0.7% dans un emballage de seulement 2mmx2mmx0.8mm. Le capteur consume seulement 24uA en haute résolution, et 3.3uA en bas résolution