硅電容壓力傳感器的制作工藝

DATE:2012-02-21

制作工藝

    硅電容式壓力傳感器的敏感元件是薄膜,它可以由單晶硅、多晶硅等利用半導(dǎo)體工藝制作而成。典型的電容式傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構(gòu)成。當薄膜受壓力作用時,薄膜會發(fā)生一定的變形,因此,上下電極之間的距離發(fā)生一定的變化,從而使電容發(fā)生變化。但電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離的關(guān)系是非線性關(guān)系,因此,要用具有補償功能的測量電路對輸出電容進行非線性補償。由于高溫壓力傳感器工作在高溫環(huán)境下,補償電路會受到環(huán)境溫度的影響,從而產(chǎn)生較大的誤差?；谀Ｐ妥R別的高溫壓力傳感器,正是為了避免補償電路在高溫環(huán)境下工作產(chǎn)生較大誤差而設(shè)計的,其設(shè)計方案是把傳感器件與放大電路分離,通過模型識別來得到所測環(huán)境的壓力。高溫工作區(qū)溫度可達。傳感器件由鉑電阻和電容式壓力傳感器構(gòu)成。其MEMS 工藝如下：

    高溫壓力傳感器由硅膜片、襯底、下電極和絕緣層構(gòu)成。其中下電極位于厚支撐的襯底上。電極上蒸鍍一層絕緣層。硅膜片則是利用各向異性腐蝕技術(shù),在一片硅片上從正反面腐蝕形成的。上下電極的間隙由硅片的腐蝕深度決定。硅膜片和襯底利用鍵合技術(shù)鍵合在一起,形成具有一定穩(wěn)定性的硅膜片電容壓力傳感器[2] 。由于鉑電阻耐高溫,且對溫度敏感,選用鉑電阻,既可以當普通電阻使用,又可以作為溫度傳感器用以探測被測環(huán)境的溫度。金屬鉑電阻和硅膜片的參數(shù)為:時鉑電阻值為1 000Ω;電阻率為1. 052 631 6 ×10 - 5Ω·cm;密度為21/ m3 ;比熱為132. 51 J/ (kg·K) 、熔斷溫度為1,故鉑電阻可加工為寬度為0.;厚度為0. 2μm;總長度為3 800μm,制作成鋸齒狀,可在幅值為10 V 的階躍信號下正常工作。電容式壓力傳感器的上下電極的間隙為3μm、圓形平板電容上下電極的半徑為73μm、其電容值為50 pF。

高溫微型壓力傳感器電路簡單、工藝成本較低、體積小、可批量生產(chǎn)、準確度高。該傳感器避免了電阻式高溫壓力傳感器的自補償電路在高溫環(huán)境下工作時熱靈敏度漂移引起的誤差,也避免了其它電容式高溫壓力傳感器非線性補償電路在高溫環(huán)境下工作。該傳感器適合在各種高溫環(huán)境下測量氣體或液體的壓力