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多晶硅高温压力传感器设计

徐淑霞  
【摘要】: 本论文的研究属于电气工业控制用微电子控制元件压力传感器制造技术领域。内容分为三个部分:第一部分为绪论,对高温压力传感器制造技术的发展进行综述,将该技术领域近十几年的主要研究成果归纳为四类,分析了各自的特点和发展趋势。第二部分为多晶硅高温压力传感器设计技术的研究。第三部分给出了研制结果。 在第二部分首先讨论了多晶硅压力传感器相关基础理论,分析了多晶硅的压阻效应和各种力学结构敏感膜片的应力变化对传感器输出灵敏度的影响,针对多晶硅薄膜只能利用纵向应变的特点,为提高灵敏度,将微压传感器的设计思路应用于设计中,提出了一种新型敏感膜片结构——双硬心纵向应变力学结构传感器设计方案。在理论分析的基础上,详细介绍了每个参数的设计过程,设计了传感器芯片光刻版图。并根据实际工艺条件和实践经验,提出了一套完整的制造工艺方案。在设计中尽可能采用先进的加工工艺,并对关键制造工艺之一的微机械加工工艺做了重大的调整和改进,在各向异性腐蚀中,用LPCVD生长的Si_3N_4薄膜替代传统的SiO_2掩膜,保证了产品的性能达到预期指标。 初样测试结果表明,在1mA恒流源激励下,传感器芯片的灵敏度达到70mV/100Kpa以上,线性度优于0.10%FS,高于矩形膜片的灵敏度输出,并且具有10倍以上的过载保护功能,从而证明了设计思路是正确的,工艺设计是合理可行的。


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