Design and microfabrication of annular concentric capacitive micromachined ultrasonic trancducer
Disk şekilli eş merkezli kapasitif mikroüretilmiş ultrasonik çevirgeçlerin tasarımı ve mikroüretimi
- Tez No: 381032
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BARIŞ BAYRAM, PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu tezde, özgün disk şekilli eş merkezli CMUT tasarımı tümü ile tasarlanmıştır. CMUT teorisine dayalı analitik denklemler kullanılarak tüm tasarım parametreleri belirlenmiştir. Her CMUT tasarımı 4 eş merkezli disk şekilli eş eleman içermektedir, öyleki eleman alanları birbirine eşittir. Tüm elemanlar altıgen şekilli ve kenar uzunluğu 50 µm'den 80 µm'ye kadar olan CMUT hücreleri içermektedir. Güvenilir çalışma için tamamıyla metal kaplı membranlar bu CMUT tasarımında kullanılmıştır. Bu tezde sunulan CMUT tasarımı doğrudan pulların birleştirilmesi metoduna dayalı son yenilikleri içermektedir. Bu CMUT tasarımının gerçekleştirilmesine yönelik tüm mikroüretim süreci geliştirilmiştir. Silikon pul üzerindeki elmas kaplama Raman spektroskopisi metoduyla gerilim yönünden değerlendirilmiş ve membrane malzemesi olarak uygunluğu gösterilmiştir. Bu ölçümler vesilesile elmasın temel silikon ya da silikon dioksit tabakasından bağımsız olarak, 364 MPa bir çekme gelirimden 385 MPa sıkıştırma gelirime kadar sonuçlanmıştır. PECVD-SiO2 ara katmanı elmas kaplama üzerinde kullanılmıştır. Hızlı ısıl işlem (RTA) kullanılarak oksit tabakanın kalitesi arttırılmış ve V-VASE ölçümleriyle bu kalite incelenmiştir. UV/ozon temizliği ile sonrasında uygulanan RIE yollu O2-plazma-aktivasyonu kullanılarak doğrudan pulların birleştirilmesi metoduna uygun yüzey aktivasyonu gerçekleştrilmiştir. İki düz pul yüzeyi arasında başarılı bağ elde edilmiştir. Bazı gerekli temizalan kabiliyetlerinin eksikliğinden dolayı, tümüyle çalışır prototip bu çalışmada gerçekleştirilememiştir. Fakat, bu tezin katkılarıyla CMUT üretiminin uygun cihaz ve imkanların olduğu bir temizalanda gerçekleştirilmesi mümkündür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a novel concentric annular CMUT design has been fully designed. All design parameters are determined based on the analytical expressions based on CMUT theory. Each CMUT design consists of 4 concentric disc-shaped elements, having equal membrane areas. Each element features hexagonal CMUT cells having side lengths of 50 µm up to 80 µm. The CMUT design features fully-metallized membranes for robust operation. The novel CMUT design presented in this thesis is a state-of-the-art design based on microfabrication using direct wafer bonding technology. A complete microfabrication process flow has been developed for the realization of the CMUT design. Diamond coating on the silicon wafer has been characterized in terms of residual stress via Raman Spectroscopy measurements, and viability as a membrane material has been shown. . These measurements result in stresses between 385 compressive stresses up to 364 tensile stress regardless of the type of diamond and underlying silicon or silicon dioxide layer. An interlayer of PECVD-SiO2 is used on the diamond layer. Rapid thermal annealing (RTA) is used to improve the quality of the oxide layer, which is characterized thoroughly using a V-VASE ellipsometer. A surface activation for direct wafer bonding is developed based on a combination of UV/Ozone treatment followed by O2-plasma-activation using RIE. A successful bonding is achieved on two flat wafer surfaces. Due to lack of some essential cleanroom capabilities, a fully functional prototype could not be realized in our work. However, it is straightforward to microfabricate the CMUT based on the outcome of this thesis in the presence of a cleanroom having the essential equipment and setup.
Benzer Tezler
- Electrostatic MEMS actuators for endoscopic imaging and high resolution displays
Endoskopik görüntüleme ve yüksek çözünürlüklü görüntü sistemleri için elektrostatik MEMS tahrikleyiciler
SERTAN KUTAL GÖKÇE
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÜREY
- Design and microfabrication of a strain-gauge array on polymer substrate for tactile neuroprosthesis in rats
Sıçanlarda dokunsal nöroprotez uygulaması için polimer tabanlı gerinim-ölçer dizisi tasarımı ve mikrofabrikasyonu
MOHAMMAD BEYGI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENOL MUTLU
DOÇ. DR. BURAK GÜÇLÜ
- Process development for microfabrication of phase reversal CMUT devices for structural health monitoring and development of dynamic characterization processes for mems applications
Yapısal sağlık izleme için fazı tersine çeviren CMUT cihazlarının mikroüretimi için süreç geliştirilmesi ve MEMS uygulamaları için dinamik karakterizasyon süreçlerinin geliştirilmesi
MERVE MİNTAŞ KÜÇÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. ABDULLAH ATALAR
DR. MEHMET YILMAZ
- Design and verification of diamond based capacitive micromachined ultrasonic transducer
Elmas tabanlı ultrasonik çevirgeçler?in tasarımı ve doğrulanması
AHMET MURAT ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. BARIŞ BAYRAM
- Design and development of 1-D CMUT array with diamond membrane
Elmas membranlı 1-B CMUT dizilerinin tasarımı ve geliştirilmesi
BERKAY KARACAER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ BAYRAM