JSSC 2015第4期Other

A System Based on Capacitive Interfacing of CMOS With Post-Processed Thin-Film M

提出基于电容耦合和同步读出的CMOS与薄膜MEMS谐振器接口方案，提升高频谐振峰检测能力。

>20 dB SNR

薄膜MEMS谐振器CMOS接口电容耦合同步读出高频谐振

▸创新点1：电容耦合跨CMOS钝化层接口方案（方法创新）。该方案通过电容耦合实现MEMS与CMOS之间的信号传输，有效隔离了CMOS芯片与可能损坏的传感环境，同时减少了高频寄生效应的影响，提升了信号传输的可靠性。

▸创新点2：基于同步读出的检测方法（电路创新）。该方法采用同步检测技术，显著提高了高频谐振峰的检测灵敏度，使得在信噪比（SNR）大于20 dB的条件下能够检测到微弱或直接无法检测的谐振峰。

▸创新点3：高频谐振峰检测能力提升（系统创新）。通过优化接口和检测方法，系统能够在高频（大气压下）条件下稳定工作，解决了高频寄生效应导致的谐振峰检测难题，展示了高频MEMS谐振器的实际应用潜力。

▸创新点4：低温（175°C）后处理薄膜MEMS谐振器集成（工艺创新）。该技术允许在CMOS IC上低温加工薄膜MEMS谐振器，避免了高温工艺对CMOS电路的损害，同时实现了高灵敏度传感器的系统集成。

Abstract

Thin-ﬁlm MEMS resonators fabricated at low tem- peratures can be processed on CMOS ICs, forming high-sensitivity transducers within complete sensing systems. A key focus for the MEMS devices is increasing the resonant frequency, enabling, among other beneﬁts, operatio n at atmospheric pressure. How- ever, at increased frequencies, parasitics associated with both the MEMS-CMOS interfaces and the MEMS device itself can severely degrade the detectability of the resonant peak. This work attempts to