0.5μm CMOS-MEMS加速度计设计：低噪声与宽动态范围

本文介绍了一种基于CMOS-MEMS（互补金属氧化物半导体-微机电系统）设计的新型加速度计，其在技术上实现了重要的突破。该加速度计的特点包括低噪声级别，达到1 μg/√Hz，以及动态范围超过13 g，这使得它在工业应用中具有极高的精度和可靠性。值得注意的是，这种设计完全兼容标准的CMOS工艺，这意味着大部分信号处理电路可以集成在同一片芯片上，从而降低了系统复杂性和成本。 该加速度计采用了三维金属层的0.5μm CMOS工艺，并结合了两步干法刻蚀释放技术，实现了高度集成和小型化。为解决微结构中的出平面涡旋问题，作者引入了一种改进的涡卷匹配技术，确保了传感器性能的稳定性和一致性。在传感器接口方面，文中提出了一种新颖的差分放大器，优化了电容式传感信号的处理，提高了信噪比。 文章的核心部分详细描述了项目中采用的CMOS微加工工艺，包括材料选择、制造流程和技术挑战。设计过程中考虑到了系统的整体架构，包括力平衡反馈机制的集成，以进一步提升测量的精确度。实验测试结果验证了加速度计的性能指标，证明了其实用性和稳定性。 这篇论文为CMOS-MEMS加速度计的设计提供了一个创新的解决方案，展示了其在现代电子设备中的巨大潜力，尤其是在需要高精度运动检测的领域，如手机、航空航天和工业自动化设备中。随着微电子技术的不断进步，这种CMOS-MEMS加速度计有望成为未来智能设备中不可或缺的关键组件。