用于MEMS微鏡監(jiān)測(cè)的光電集成位置傳感芯片的研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，微光機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越受到關(guān)注。MEMS微鏡是眾多微光學(xué)系統(tǒng)的核心元件。微鏡在工作過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)臂會(huì)受到電壓紋波、溫度或電磁場(chǎng)不同程度的干擾，這使得微鏡位置產(chǎn)生偏差，因此必須對(duì)微鏡工作時(shí)的位移或偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測(cè)量，以便通過(guò)反饋系統(tǒng)及時(shí)修正。目前，大部分位置傳感器采用電容式、壓電式傳感等方法對(duì)微鏡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這些方法存在線性度小和材料不兼容的問(wèn)題。為了保證在微光學(xué)系統(tǒng)高度集成化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)大位移微動(dòng)鏡的監(jiān)測(cè)，本文提

2、出一種應(yīng)用于監(jiān)測(cè)MEMS微鏡的光電集成位置（角度或位移）傳感芯片。主要研究工作和成果包括以下幾個(gè)方面:
　　l、對(duì)光電集成位置傳感芯片進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，分析了光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路和光接收驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)，并用Cadence軟件對(duì)芯片的發(fā)射部分和接收部分進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)、仿真，對(duì)芯片總體進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)及完成流片。
　　2、設(shè)計(jì)了與0.5μmCMOS工藝兼容的四象限光電探測(cè)器，N-Well/P-Sub襯底插指結(jié)構(gòu)的光電二極管對(duì)850nm波長(zhǎng)

3、光的響應(yīng)度高達(dá)0.2～0.3A/W。
　　3、用Trace Pro軟件對(duì)整個(gè)微鏡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，分析了光電探測(cè)器光通量與微鏡位移和角度之間的關(guān)系，分析了光電探測(cè)器間距對(duì)光電探測(cè)器平均光通量的影響，從理論上對(duì)光源選擇以及光電探測(cè)器的設(shè)計(jì)給出指導(dǎo)。
　　4、對(duì)設(shè)計(jì)的芯片參加華潤(rùn)上華的多晶圓項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)封裝、測(cè)試，光電集成位置傳感芯片具有較好的線性度，具體表現(xiàn)為在微鏡距離傳感器芯片4mm至4.9mm范圍區(qū)間，平均輸出電壓隨