Développement et optimization des performances d’un accéléromètre convective triaxial CMOS micro-usiné

Development and performance optimization of a 3-axis CMOS micromachined convective accelerometer

• Auteur / Autrice : Sonia Abdellatif
• Direction : Pascal Nouet, Brahim Mezghani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques
• Date : Soutenance le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....) en cotutelle avec Université de Sfax
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....) - Laboratoire d'électronique et des Technologies de l'information (Sfax, Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Hassène Mnif
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Nouet, Brahim Mezghani, Hassène Mnif, Hélène Tap, Hatem Samaali, Frédérick Mailly, Laurent Latorre, Ahmed Fakhfakh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Tap, Hatem Samaali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accéléromètres

BioMEMS

Analyse numérique

Mots clés libres

Accéléromètre convectif

Analyse numérique

Mems

Cmos

. modèle analytique compact

Convective accelerometer

Numerical analysis

Mems

Cmos

Compact analytical model

Résumé

Cette thèse porte sur l'amélioration des performances d’un microaccéléromètre convectif triaxial en termes de sensibilité, en particulier hors-plan, et d'efficacité, (i.e., rapport entre la sensibilité et l’énergie). Dans ce but, deux solutions sont étudiées par analyse numérique en utilisant un modèle FEM validé. La solution qui répond aux restrictions de la technologie CMOS 0,35µm et le post-traitement FSBM est choisie pour concevoir et fabriquer un nouvel accéléromètre convectif à 3 axes. Des simulations numériques sont utilisées pour démontrer la supériorité des performances du nouvel accéléromètre par rapport à un capteur de l’Etat de l’Art. Les sensibilités dans le plan et hors-plan maximales sont, respectivement, 246mK/g et 19mK/g. De plus, des modèles compacts analytiques sont établis pour prédire les niveaux de sensibilité dans le plan et hors-plan de microaccéléromètre nouvellement développé.

This thesis deals with performance enhancement of triaxial convective microaccelerometer in terms of sensitivity, especially the out-of-plane one, and efficiency, (i.e., ratio of sensitivity to power). For this purpose, two solutions are investigated through numerical analysis using a validated FEM model. The solution which fully meets 0.35µm CMOS technology and FSBM post-process restrictions is chosen to design and fabricate a novel 3-axis convective accelerometer. Numerical simulations are used to demonstrate the superiority of the new accelerometer’s performance compared to a State-of-the-Art sensor. Maximum in-plane and out-of-plane sensitivities are, respectively, 246 mK/g and 19 mK/g. Further, compact analytical models are established to predict in-plane and out-of-plane sensitivity levels of the newly developed microaccelerometer.