Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS)
Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS)
Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS)
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Mikro</strong>-<strong>Elektro</strong><br />
<strong>Mikro</strong> <strong>Elektro</strong>-<strong>Mekanik</strong> <strong>Mekanik</strong> <strong>Sistemler</strong><br />
(<strong>MEMS</strong>)<br />
Y.Doç.Dr. Tayfun AKIN<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Micro-Electro<br />
Micro Electro-Mechanical Mechanical Systems<br />
+<br />
(<strong>MEMS</strong>) (<strong>MEMS</strong><br />
Micromachining<br />
Microelectronics<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.<br />
=<br />
<strong>MEMS</strong>
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
<strong>MEMS</strong>’in Avantajlarõ<br />
Gelişmiş yarõiletken teknolojisi<br />
Seri üretim (batch fabrication)<br />
Ucuz<br />
Küçük, hafif<br />
<strong>Elektro</strong>nik devre ile beraber<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Yeni Terminilojiler<br />
<strong>MEMS</strong> (ABD)<br />
MicroSystems Technology (MST) (Avrupa)<br />
Micromachines (Japonya)<br />
Silicon Micromachining (Silisyum <strong>Mikro</strong>işleme)<br />
Microsensors, microactuators<br />
Solid-State Sensors<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Gövde <strong>Mikro</strong>işleme (Bulk Micromachining)<br />
Circuits<br />
Dielectrics<br />
Circuits<br />
Circuits<br />
Deep Boron Diffusion<br />
Silicon<br />
Substrate<br />
(a)<br />
Active Devices<br />
Boron Buried Layer<br />
(b)<br />
Active Devices<br />
p-n Junction<br />
Electrochemical<br />
Etch-Stop<br />
(c)<br />
1-20µm<br />
250-500µm<br />
4-40µm<br />
epi layer<br />
250-500µm<br />
2-40µm<br />
epi layer<br />
250-500µm<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Yüzey <strong>Mikro</strong>işleme<br />
(Surface Micromachining)<br />
Support<br />
Anchor<br />
Silicon Substrate<br />
Microstructure<br />
Material<br />
Sacrificial<br />
Layer<br />
Free-Standing Undercut<br />
Microstructure<br />
Silicon Substrate<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Honeywell Soğutmasõz<br />
Kõzõlötesi Dedektörü Dedektör (320x240)<br />
Birim Eleman<br />
50µm<br />
Odak Düzlem Matrisi<br />
Kõzõlötesi Işõnõm Köprü<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Substrate<br />
<strong>Elektro</strong>kaplama (Electroplating)<br />
Polymer Mold<br />
Sacrificial Layer<br />
Substrate<br />
Thick Plated<br />
Microstructure<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
LIGA Teknolojisi<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
İvme vme Sensörü Uygulamasõ<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Jiroskop Uygulamalarõ<br />
Conventional <strong>MEMS</strong><br />
Inertial Measurement Unit<br />
Mass : 1587.5 grams 10 grams<br />
Size : 15 cm x 8 cm x 5 cm 2 cm x 2 cm x 2 cm<br />
Power : 35 W ~1 mW<br />
Survivability : 35 g’s 100K g’s<br />
Cost : $20,000 $500<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
MİKROİŞLENMİŞ JİROSKOP<br />
The University of Michigan ve General Motors<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ÇİFT TİTREŞİM MODLU<br />
ÇEMBER YAPILI JİROSKOP<br />
Minimum ölçülebilir açõsal hõz: 9°/saat<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Inertial Sistem Pazarõ<br />
$ Value (Millions)<br />
3500<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
Military<br />
Commercial<br />
1995 1996 1997 1998 1999 2000<br />
Year<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Dünya <strong>MEMS</strong> Pazarõ<br />
Sales ($B)<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
Projected Growth of Worldwide <strong>MEMS</strong> Market<br />
Mass Data<br />
Storage<br />
6%<br />
Optical<br />
Sw ithching<br />
21%<br />
Inertial<br />
Sensors<br />
20%<br />
Other<br />
9%<br />
Pressure<br />
Sensors<br />
25%<br />
Fluid<br />
Regulation<br />
and Control<br />
19%<br />
Market Segments<br />
in 2000<br />
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000<br />
Year<br />
2002 Yõlõ Beklentisi: $34 milyar ürün, $96 milyar sistem<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
<strong>MEMS</strong> Ürünü Olan Şirketler<br />
Honeywell, Motorola,<br />
Hewlett-Packard, Analog Devices<br />
Siemens, Hitachi<br />
Vaisala, Texas Instruments<br />
Hughes, Lucas NovaSensors<br />
EG&G-IC Sensors,Nippon Denso<br />
Xerox, Delco, Rockwell<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Kore<br />
Hollanda<br />
İsveç<br />
İsviçre<br />
Fransa<br />
İngiltere<br />
Almanya<br />
Japonya<br />
Amerika<br />
Üniversiteler/Federal<br />
Laboratuvarlar<br />
Şirketler<br />
Küçük Şirketler<br />
0 20 40 60 80 100 120 140<br />
Organizasyon Sayõsõ<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Dünya’da <strong>MEMS</strong> Yatõrõmlarõ<br />
(1995 yõlõ değerleri, Milyon Dolar)<br />
ABD Hükümet Yatõrõmõ = $35/yõl<br />
ABD Endüstri Yatõrõmõ = $120/yõl<br />
Japonya Hükümet Yatõrõmõ = $30/yõl<br />
Japonya Endüstri Yatõrõmõ = $50/yõl<br />
Avrupa Hükümet Yatõrõmlarõ = $40/yõl<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ODTÜ’de Mevcut Çalõşmalar<br />
Ulusal projeler<br />
Henüz Desteklenen Proje Yok<br />
Başvurular Var<br />
Genel Kurmay, KKK, MSB ArGe, ASELSAN<br />
Uluslararasõ projeler<br />
NATO SfS TU-MICROSYSTEMS (350,000 USD)<br />
National Science Foundation (30,000 USD)<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
NATO SfS TU-MICROSYSTEMS<br />
TU MICROSYSTEMS<br />
Proje Yürütücüsü: Tayfun Akõn<br />
TÜBİTAK-BİLTEN TÜBİTAK BİLTEN ve ODTÜ<br />
CMOS PtSi Kõzõlötesi Dedektör (T. Akõn)<br />
IMEC, Belçika; ASELSAN<br />
InSb Kõzõlötesi Dedektör (C. Beşikçi)<br />
Northwestern University; ASELSAN<br />
Silisyum basõnç sensörü (T. Akõn)<br />
The University of Michigan; ELİMKO<br />
Isõlküme tipi kõzõlötesi dedektör (T. Akõn)<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Kapasitif Basõnç Sensörü<br />
Endüstriyel Uygulamalar İçin<br />
metal<br />
Biyomedikal Uygulamalar İçin<br />
silisyum<br />
cam<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Üretim Aşamalarõ (1)<br />
Silisyum Kõsmõ<br />
(a)<br />
(b)<br />
Silisyum<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.<br />
P++<br />
P++<br />
(c)<br />
(d)
Üretim Aşamalarõ (2)<br />
Cam Kõsmõ<br />
(a)<br />
(b)<br />
(c)<br />
(d)<br />
Cam<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Üretim Aşamalarõ (3)<br />
~ 300-400 ºC<br />
~1000 V<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
12 Sensörün Serimi<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Sensör Boyutlarõ<br />
11.7 mm<br />
8.6 mm<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Isılçift Isılküme<br />
(Thermocouple) (Thermopile)<br />
T 1<br />
T 0<br />
+ -<br />
V1 ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.<br />
T 1<br />
T 0<br />
+ -<br />
V2=4.V1
Yeni Isılküme Yapısı<br />
p + -difüzyon/n-polisilisyum<br />
Oksit<br />
p metal n-polisilisyum<br />
Aşõndõrõlmõş bölge<br />
p-taban<br />
+<br />
Avantajlarõ<br />
n-polisilisyum ve p + -difüzyon<br />
katmanlarõnõn yüksek õsõl voltaj<br />
katsayõlarõ<br />
İmalat kolaylõğõ<br />
Düşük maliyet<br />
Dezavantajlarõ<br />
Aşõndõrmayõ p + -difüzyonda<br />
durdurma zorluğu<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
metal-1<br />
n-polisilisyum<br />
p+ p+<br />
p+ p+<br />
(a)<br />
p+ p+<br />
n-kuyu<br />
n-kuyu<br />
n-kuyu<br />
p-taban<br />
p-taban<br />
p-taban<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Isılküme Tipi Kızılötesi Dedektör<br />
320 µm<br />
185 µm<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ODTÜ’de CMOS ile Soğutmasõz<br />
Kõzõlötesi Dedektör Çalõşmasõ<br />
n+ n+<br />
n-kuyu<br />
p-taban<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Sensör ve devre beraber<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
IMEC Soğutmasõz Kõzõlötesi<br />
Dedektör<br />
poli Si 0.7 Ge 0.3 alaşõmõ<br />
20µmx 20µm<br />
640 x 480<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ODTÜ’de <strong>MEMS</strong> Grubu<br />
Orhan Akar, Yüksek Lisans, Doktora öğrencisi<br />
Selim Eminoğlu, Doktora öğrencisi<br />
Deniz Sabuncuoğlu, Doktora öğrencisi<br />
IMEC, Belçika, Soğutmasõz IR Dedektör<br />
Haluk Külah, MS<br />
The University of Michigan, İvme Sensörü<br />
Zeynel Olgun, MS<br />
Said Emre Alper, Yüksek Lisans, Jiroskop<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
<strong>MEMS</strong><br />
Küçük, Ucuz, Hassas, Fonksiyonel<br />
<strong>Elektro</strong>nik Devre İle Birlikte<br />
“Many scientists and engineers believe that<br />
<strong>MEMS</strong> devices may have as profound an impact<br />
on everyday life as did the microchip”<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
US Department of Defence’in<br />
Hazõrladõğõ <strong>MEMS</strong> Raporu<br />
www.eee.metu.edu.tr/~tayfuna<br />
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Change language