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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 16/2019

02.08.2019

Design and fabrication of SOI technology based MEMS differential capacitive accelerometer structure

verfasst von: Nidhi Gupta, Shankar Dutta, Abha Panchal, Isha Yadav, Surender Kumar, Yashoda Parmar, Siva Rama Krishna Vanjari, K. K. Jain, D. K. Bhattacharya

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 16/2019

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Abstract

This paper discusses the design and fabrication of MEMS differential capacitive accelerometer (z-axis sensitive) structure. The accelerometer structure consists of one each movable and reference capacitors in the single accelerometer die fabricated using highly conductive (p-type, resistivity: 0.001 Ω cm) SOI substrate. Resonant frequencies of the designed movable and reference capacitive structures were found to be 9.6 kHz and 150 kHz respectively. Corresponding rest capacitance (at 0 g) of both the capacitors was 2.21 pF. The movable and reference structures showed a deflection of 0.14 µm and 0.6 nm respectively at 50 g applied acceleration. Corresponding changes in capacitances of the movable and reference capacitors were 82.3 fF and < 0.33 fF respectively. The designed accelerometer showed a scale factor sensitivity of the movable capacitor was of ~ 1.65 fF/g. The device demonstrated a dynamic range of in − 17 g to 42 g with a full-scale non-linearity of ~ 3%. Corresponding measured scale factor sensitivity in the centrifuge test was found to be ~ 47 mV/g with an acceleration resolution of ~ 17 mg. The device exhibited cross-axis sensitivity of ~ 2% in the full-scale range. Measured 3 dB bandwidth (380 Hz) of the device matches reasonably with the simulated value (~ 400 Hz).

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Metadaten
Titel
Design and fabrication of SOI technology based MEMS differential capacitive accelerometer structure
verfasst von
Nidhi Gupta
Shankar Dutta
Abha Panchal
Isha Yadav
Surender Kumar
Yashoda Parmar
Siva Rama Krishna Vanjari
K. K. Jain
D. K. Bhattacharya
Publikationsdatum
02.08.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 16/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01955-0

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