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見守りモニタリングシステム用ワイヤレス超小型集積多軸MEMS加速度センサの開発

开发用于监控系统的无线超紧凑集成多轴MEMS加速度传感器

基本信息

批准号：
08F08063
负责人：
杉山進
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08063/
关键词：
MEMS Piezoresistive Accelerometer Wireless Wearable Tele-care System 間隙水圧

项目摘要

MEMSセンサ技術と情報・通信技術の融合技術の開発を狙いとして、ウエアラブル遠隔医療システムを想定し、4種の超小型MEMS加速度センサの設計、試作とそれらを組み込んだワイヤレス集積MEMSセンサの開発実験を行い、有用性を評価した。センサの設計:有限要素法構造解析を行い、最適な検出用シリコンビームの形状・構成、ピエゾ抵抗素子の配置を導出し、ブリッジ配線し、三軸の加速度が検出できる構成を決定した。この結果を基に、レイアウトCADを用い、具体的なフォトマスクデーターを作成した。製作プロセス開発:3μmのデバイス層を有するn型SOIウエハを用いた半導体プロセスを主体としたMEMSプロセス技術で製作した。センサチップの外形寸法は縦500μm×横500μm×高さ550μmとなった。加速度センサの検出素子として線幅500nmのナノスケールピエゾ抵抗素子を紫外線ステッパによるリソグラフィとボロンのイオン注入法によるp型不純物層によって形成した。また、電極配線はAl-Siのスパッタリングによって製膜し厚さ200nm×幅800nmに形成した。検出用シリコンビームとおもりは深堀反応性イオンエッチングによって形成した。センサチップの裏面には150μm厚のガラス基板を接合した。センサ特性評価:製作した超小型加速度センサのプロセス評価および特性評価にはSEM,FE-SEM,AFM,振動試験装置システムおよび電気計測器などを用いて行った。ワイヤレス集積MEMS加速度センサの実装・性能評価:ウエアラブル遠隔医療システムを想定し、三軸加速度センサに処理回路、高周波ワイヤレス送受信回路を実装したセンサモジュールを製作した。通信プロトロルはZigbee(IEEE802.15.4-2003)方式を用いPCによってリアルタイム測定処理を行い、人の姿勢や運動などを検出・評価した。

MEMS technology, fusion technology of information and communication technology, open 発をsniper technology, telemedicine technology, 4 types of ultra-small MEMS accelerator design, trial production and testing of the MEMS acceleration system, and evaluation of usefulness.センサのDesign: Finite element method structural analysis を行い, optimal な検出用シリコンビームの shape and composition, ピThe configuration and derivation of the resistance elements, the wiring and the three-axis acceleration are determined.このRESULTSをbasedに、レイアウトCADを用い、specificなフォトマスクデーターを成した. Production of プロセセス発: 3μm のデバイスlayer するn type SOI ウエハをIt is made with the technology of いた semiconductor プロセスを main body and としたMEMS プロセス technology. The outer dimensions of the センサチップの are 500μm×width 500μm×height 550μm. Acceleration of センサの検出真子として line width 500nm のナノスケールピエゾresistant element をUV スThe テッパによるリソグラフィとボロンのイオン injection method is used to form the p-type impurity layer. The thickness of electrode wiring is 200nm x 800nm in thickness.検出为シリコンビームとおもりは深倀狠濜性イオンエッチングによって formed した. The センサチップの内には 150μm thick のガラス substrate is bonded.センサCharacteristics 価: Production of したUltra-compact acceleration センサのプロセスreview価およびCharacteristics 価にはSEM , FE-SEM, AFM, vibration test equipment, システムおよびelectric measurement instrument, などを用いて行った.ワイヤレスintegrated MEMS acceleration sensor device and performance evaluation: ウエアラブル Telemedicine システムをconceptし、 The three-axis acceleration processing circuit and the high-frequency transmission and reception circuit are manufactured by the manufacturer. Communication protocol Zigbee (IEEE802.15.4-2003) method is used PC によってリアルタイムmeasurement processing を行い, human posture やmotion などを検出・価した.