基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接。对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内。高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。

一种基于SOI技术的MEMS电容式压力传感器

利用绝缘体上硅（SOI）技术研制了一种可以用于飞行高度测量、气象环境监测和医疗等领域的高精度微电子机械系统（MEMS）电容式压力传感器。利用有限元分析软件对传感器敏感结构进行了结构建模、静力和模态仿真分析。敏感结构为敏感电容和参考电容差动输出形式,可以有效减小温度漂移和重力误差对压力测量准确度的影响。比较了无岛和有岛两种敏感膜的性能差异。为了提高传感器性能,利用成熟的MEMS加工工艺制作了SOI敏感电容极板,并利用硅-硅键合工艺实现了真空腔体。传感器采用标准塑封封装后,采用高低温压力测量系统进行了性能测试。测试结果表明,传感器量程达到30-120 kPa,非线性0.04%-0.09%,分辨率1 Pa。

一种MEMS高温压力传感器

基于硅压阻效应,利用微电子机械系统(MEMS)技术,研制了一种可用于多种领域的高温绝压压力传感器。为了达到耐高温的目标,传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)硅片加工,并利用有限元软件ANSYS对传感器芯片结构进行了应力仿真分析。同时,对传感器的电阻结构、金属布线系统、传感器支撑层键合技术及流片工艺进行了设计,完成了芯片的加工。设计了传感器耐高温封装结构,完成了传感器的初级封装。最后,对常规MEMS压力传感器及研制的高温压力传感器的基本性能、电阻温度特性、漏电流温度特性进行了测试和对比,实验结果表明研制的高温压力传感器能够耐受350℃的高温。

MEMS高温接触式电容压力传感器

本文介绍了一种用SOI硅片和硅?硅键合MEMS技术制作的高温接触式电容压力传感器,并给出了详细的工艺制作流程。在对测试装置、测试电路进行了详细地介绍和深入分析后,用此测试电路对制作的传感器器件进行了高温测试。测试结果表明,传感器在小于250kPa的室温条件下工作,传感器的灵敏度为0.54 mV/kPa;而在400℃条件下工作,传感器的灵敏度为0.41 mV/kPa,传感器的零点飘移为0.1mV/℃。可见这种微传感器可在低于450℃的条件下正常工作,且具有很大的线性工作范围、良好的稳定性和较高的灵敏度。

MEMS高温电容式压力传感器的研制与测试

介绍了一种用硅–硅键合MEMS技术制作的高温电容式压力传感器,并给出了详细的制作工艺。文中对测试装置、测试电路进行了介绍和深入分析,最后用此测试电路对制作的传感器器件进行了高温测试,测试结果表明这种微传感器可在低于350℃的条件下正常工作,且具有很大的线性工作范围、良好的稳定性和较高的灵敏度,其应用前景十分广阔。

一种齐平封装的MEMS高频响压力传感器

设计了一种耐高温、高频响压力传感器芯片,解决了军事爆破工程实际中需要在高温环境中不失真地测量一些变化频率高、压力波形上升快陡的动态压力.基于硅隔离SOI(绝缘体上的硅)技术和MEMS(微型机械电子系统)技术,利用ANSYS对它们进行了量程和固有频率的模拟,并分析计算了加速度灵敏度.对它们进行了齐平结构的封装,避免了管腔效应的影响,得到了一种耐高温、高频响的压力传感器.对其中1 MPa量程的压力传感器进行了动态标定,通过激波管的试验,得到1 MPa压力传感器的响应频率为147 kHz,满足工程实际中的应用.

SOI微加速度传感器结构设计与工艺实现

设计了一种基于SOI技术的压阻式抗冲击微加速度计,解决了电阻在高温时产生漏电流问题,有效扩展了其温度应用范围。设计方案合理应用光刻I、CP刻蚀等先进技术使其工艺得到实现。研究为下步耐高温压阻式传感器的制作提供了依据。

适用于无引线封装的SOI压力敏感芯片总体结构

无引线封装技术能够将采用SOI技术的MEMS压力传感器的工作温度提高到300℃以上,解决传统充油封装无法耐受高温的问题,然而,无引线封装亦对SOI压力敏感芯片结构提出新的挑战。为应对此问题,该文提出适用于无引线封装的压力敏感芯片总体结构,主要研究压敏电阻掺杂浓度选择、重掺杂引线盘和金属点电极、键合玻璃结构、硅玻键合静电密封环等内容。通过大面积重掺杂的引线盘及金属点电极的设计解决硅-玻璃在电路器件层的静电键合问题。在键合玻璃上设计通孔,其位置对应金属点电极,解决电极厚度对键合的影响问题,同时实现欧姆接触。设计静电密封环结构,解决压力敏感膜片及测量电路的密封问题。最后,研制适用于无引线封装的SOI压力敏感芯片样片,证明该文压力敏感芯片总体结构有效。

基于碳化硅材料的电容式高温压力传感器的研究

针对现有的硅基高温压力传感器不满足更高温度环境(≥500℃)下测试需求的问题,设计并制备了一种基于碳化硅(SiC)材料的电容式高温压力传感器。利用ICP刻蚀工艺和直接键合工艺实现了气密性良好的敏感绝压腔结构,结合金属沉积、金属图形化等MEMS工艺制备了感压敏感芯片。搭建了压力-温度复合测试平台,完成了传感器在0~600℃环境下压力-电容响应特性的测试。测试结果表明,在0~300 kPa内,该传感器灵敏度为4.51×10-3 pF/kPa,非线性误差为2.83%;同时测试结果也表明该传感器的温度漂移效应较低,0~600℃环境下电容变化量为8.50~8.65 pF。