SOI高温压力传感器研究进展及应用

常规扩散硅压阻式压力传感器依靠PN结实现敏感电阻间的电学隔离,基于单晶硅良好的弹性形变性能和显著的压阻效应进行压力测试,以其特有的体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点,成为应用最广泛的压力传感器。不过,当工作温度超过125℃时,电阻与衬底间的PN结漏电加剧,使传感器特性严重恶化以至失效,不能准确测量压力。因此,把能在高于125℃条件下工作的硅压阻式压力传感器,称为扩散硅高温压力传感器。     

耐高温压阻式压力传感器研究与进展

传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个P型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式，采用PN结隔离，高温压阻式压力传感器取消了PlN结隔离，与半导体集成电路平面工艺兼容，符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类，分别介绍了多晶硅中高温压力传感器、SiC高温压力传感器和单晶硅SOI（silicon on insulator）高温压力传感器的基本工作原理和国内外的发展现状，重点论述了BESOI（bonding and etch-backSOI）、SMARTCUT和SIMOX（separation by implanted oxygen）技术的SOI晶片加工工艺。以及由此晶片微机械加工成的芯片封装的高温微型压力传感器部分特性，对此领域的发展作了展望。     

多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性.为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法.根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化.依据优化设计结果试制了压力传感器芯片.实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高.     

电容式压力传感器的开关电容接口

引言目前,扩散硅压阻式桥路和离子注入式硅膜片集成压力传感器的线性都很好,但它们的温度特性差,功耗也较大。相比之下,电容式压力传感器的温度特性要好得多,功耗也小。它的灵敏度是压阻桥路压力传感器的10～20倍,正在研制中的开关—电容(SC)接口非常适用于     

OEM压力传感器零点输出失效原因分析

OEM硅压阻压力传感器是采用半导体平面工艺和微机械加工工艺及传感器专用封装工艺制造的.因此不合格传感器的失效原因是很复杂的.在长期从事传感器质量检验过程中,归纳出不合格的主要原因是零点输出发生变化.文中尝试从半导体工艺原理和制造工艺方面对不合格品的失效原因进行分析,并提出相应的改进方法.     

新型宽温区压力传感器技术

为研制新型耐高温和耐低温压力传感器,提出了一种基于SOS(蓝宝石上硅)技术制造的压力传感器.所述硅-蓝宝石压力传感器采用先封装再刻制应变电阻的新工艺,制成的应变电阻和补偿用热电阻精度高、质量好,且在整个工艺流程中不使用化学药品,对环境无污染.制成的硅-蓝宝石压力传感器,可以测量在-55～+400 ℃宽温区范围内的流体压力,并可以同时测量温度.给出了该传感器的试验数据,得到了比较满意的结果.     

用BP神经网络法对压力传感器进行温度补偿

压阻型扩散硅压力传感器在测试压力时,容易受到环境温度的影响。为了消除温度所带来的影响,需要对压力传感器进行温度补偿。神经网络技术中的BP神经网络算法可以在压力试验中对压力传感器进行温度补偿。此方法将压力传感器和温度传感器所采集到的电压信号进行数据融合,削弱了温度对压力传感器所产生的干扰,补偿后比补偿前得到压力传感器灵敏度温度系数和满量程时相对误差都分别提高了2个数量级。     

固态压阻传感器

一、引言所谓固态压阻传感器,即传感器的核心部分—传感元件,是一种扩散硅应变元件。该应变元件是采用集成电路的扩散工艺,把硼杂质掺入硅片而形成压敏电桥制成的。测量原理是利用压阻效应, 敏感元件受压时,电阻发生变化,输出电信号。早在1932年美国布利戈曼和阿朗就对晶体压阻效应发生兴趣,同年阿朗发表了铋单     

单应变片型硅压力检测元件及FP101型高精度压力传感器

本文介绍一种由半导体圆形硅膜片及具有独特形状的单一式横向效应型应变片(TVT:Transverse voltage Type)和安装在该应变片近旁的放大器组成的具有高精度,高稳定性的硅压力检测元件的原理和结构。同时对使用这种检测元件制造的高精度压力传感器的特点、结构和性能,也作了论述。     

矩形双岛硅膜结构扩散硅压力传感器

本文报道一种已获国家专利的新型扩散硅压力传感器结构。它由带有矩形双岛的方形硅膜和扩散硅力敏电阻全桥组成。用各向异性腐蚀工艺形成其微机械结构。力敏电阻位于小岛形成的沟槽内。由于外应力高度集中于这些沟槽内,故器件的压力灵敏度比C型硅杯结构提高五倍左右。采用该结构还可实现非线性内补偿。本文讨论了最佳补偿条件并由实验得到证实。已制成量程为100kPa,非线性、滞后、重复性均优于5×10~(-4)F·S,满程输出150mV/V和量程为6kPa,非线性、滞后、重复性均优于5×10~(-4)F·S,满程输出80mV/10V的PT14型扩散硅压力传感器。     

采用环形扩散电阻的硅压力传感器

本文通过对C型硅杯式压力传感器工艺误差的分析,介绍了采用环形扩散电阻的优点,设计方法和实验结果。     

测压仪表发展简史（五）

（接上期） 6.3 薄膜式压力传感器薄膜（厚度在10~ (-6)～10~ (-10)m）压力传感器按材料的不同可分为多晶硅、多晶锗、微晶硅、非晶硅及其合金、金属薄膜等不同类型;这类传感器实际上就是采用薄膜工艺制成的薄膜压阻和电容式压力传感器。多晶硅、多晶锗传感器的种类较多,最基本的形式是利用LPCVD工艺,在SiO_2衬底上形成一层压阻电桥薄膜及其输出引线;有些用于高温测量场合的传感器用氧化层将多晶硅电阻与SiO_2膜片隔离,它可以工作在200℃条件下;哑铃型传感器已经用于衡器产品中。此外,近年SOI工艺制造的压力传感器、变送器也开…     

集成数字压力传感器的应用

介绍一种利用半导体单晶压阻效应制成的新型集成压力传感器.将其应用于含水率等检测中,使检测精确度得以提高.     

高温压力传感器用多晶硅-AlN-硅单晶基片

论述纳米多晶硅-氮化铝隔膜-硅单晶衬底基片的研制.此基片可供制造高温力学量传感器.其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用AlN进行绝缘隔离.AlN与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好.又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力传感器的电桥散热特别有利,可解决压力传感器启动时的零点时漂.由于无P-N结,力敏电阻无反向漏电,因此用此基片制造的力学量传感器的特性好（零点电漂移及热漂移小、非线性小）.力敏电阻条由纳米多晶硅构成.利用在600℃退火Al诱导晶化能使溅射得到的非晶硅转化成纳米多晶硅.     

一种集成三轴加速度、压力、温度的硅微传感器

针对恶劣环境和严格空间体积限制条件下的多参数测量问题,利用绝缘体上硅（SOI）材料,采用微型机械电子系统（MEMS）技术,研制了一种可以同时测量三轴加速度、绝对压力、温度参数的单片集成硅微传感器,其中加速度、绝对压力传感器基于掺杂硅压阻效应,温度传感器基于掺杂硅电阻温度效应.结合芯片中各传感器的工作原理,用有限元方法对设计的结构进行了仿真,确定集成传感器的电阻分布和结构参数.根据确定的集成传感器结构,制定了相应的制备工艺步骤.最后给出了集成传感器芯片的性能测试结果.     

固态压阻式压力传感器的计算机辅助分析与设计 二

五、传感器系统综合性能指标的 容差分析、容差设计及综合优化 压力传感器的基本特性参数如灵敏度、线性度、量程和零点误差以及零点温度漂移、灵敏度温度漂移、极限断裂应力和固有频率等,都不同程度地取决于材料类型、晶向、力学结构、几何尺寸、杂质浓度、容差控制等与压阻效应、力学结构和制作工艺有关的内容。如表1所示。灵敏度取决于晶向选择、力学结构类型、几何尺寸、电阻在膜片上的位置及杂质浓度等。非线性来自压阻效应的非线性及力学结构的应力非线性。为减小压阻效应的非线性的影响,力敏电阻所     

YC-200型扩散硅固态压力传感器

在沈阳仪器仪表工艺研究所科研成果的基础上,营口仪表元件一厂于一九七九年试制出YC-200型扩散硅固态压力传感器。经过现场运行及有关单位的技术鉴定,该传感器性能稳定,综合精度达0.1％以上,可以组织小批量生产。这种传感器是利用半导体的压阻效应,在N型单晶硅膜片上,采用集成电路工艺沿一定的晶向制成四个P型电阻,接成桥路。因此,具有灵敏度高、稳定性及可靠性好、体积小重量轻等特点。可用于非腐蚀性气体、液体的压力或差压测量,并可配合显示及调节仪表,进     

基于USB的数字压力传感器的补偿方法

介绍了压阻型扩散硅压力传感器的温漂及补偿方法,设计了一种基于USB接口传递的数字压力传感器实现温漂的数字补偿.传感器包括了压力传感器、补偿电路和上位机界面等3部分.对数字补偿的硬件电路进行了详细介绍,数字补偿电路以ATmega8单片机和FT232为核心.传感器通过采集压力传感器的输出信号,再对采集到的信号进行分析处理后将数据打包通过USB接口给上位机,压力值在上位机界面显示出来,可实现对测量压力的数字化补偿和实时传送.     

可在高温条件下工作的压力传感器

一、引言 扩散硅固态压力传感器,由于体积小、重量轻、精度高、动态响应快而广泛使用于宇航、化工、气象、水文、航海和工业系统中。但是由于这种传感器是采用扩散法,在半导体衬底上做电阻,采用p-n结隔离,故     

基于硅硅键合技术的高精度压力传感器的研究

硅压阻压力传感器核心部件一般是由单晶硅和玻璃组成的微结构,由于单晶硅和玻璃的材料特性存在差异,在制造过程中会引入封装应力对传感器的性能产生不利影响。采用硅硅键合技术制造压力传感器核心部件的微结构,以同质材料替代异质材料实现器件的封装,可有效减少封装应力,提升压力传感器的性能。文中通过结合硅压阻压力敏感芯片的制造工艺和硅硅键合工艺,实现了敏感芯片与硅衬底间的硅硅键合,键合强度达到体硅强度。研制的差压型压力敏感芯片装配成传感器的零点温度漂移下降60%,静压误差下降约1个数量级。