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A novel topology for process variation-tolerant piezoelectric micromachined ultrasonic transducers

Robichaud Alexandre, Deslandes Dominic, Cicek Paul-Vahe et Nabki Frederic. (2018). A novel topology for process variation-tolerant piezoelectric micromachined ultrasonic transducers. Journal of Microelectromechanical Systems, 27, (6), p. 1204-1212.

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URL officielle: http://dx.doi.org/doi:10.1109/JMEMS.2018.2876384

Résumé

This paper presents a novel architecture for piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUT) allowing for a drastic reduction in the impact of process variations on the accuracy of the resonant frequency. At the core of this new topology is a toroidal anchoring technique. Measurement results show that inter- and intra-die resonant frequency standard variations can be reduced from 101 kHz to 23 kHz and from 20 kHz to 5.9 kHz, respectively, by using the method proposed in this paper, showcasing devices fabricated using the PiezoMUMPs commercial fabrication technology. From the 16 chips that have been fabricated, each holding 12 PMUT devices of two different topologies, resonant frequency results are presented and analyzed to assess the effectiveness of the proposed approach. In addition, as a proof of concept, the fabricated PMUT are demonstrated to perform distance ranging measurements.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
ISSN:1057-7157
Volume:27
Numéro:6
Pages:p. 1204-1212
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:2018
Identifiant unique:10.1109/JMEMS.2018.2876384
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie électrique et génie électronique
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Module d'ingénierie
Mots-clés:resonant frequency, piezoelectric devices, transducers, microfabrication, ultrasonic transducers, fabrication, electrodes, fréquence de résonance, dispositifs piézoélectriques, transducteurs, transducteurs à ultrasons, électrodes, piezoelectric ultrasonic transducers, PMUT, MEMS, microfabrication, process variation, frequency, variability, ranging measurements
Déposé le:14 juill. 2021 13:06
Dernière modification:14 juill. 2021 13:06
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