MEMS传感器性能提高相关技术研究

在分析MEMS（微电子机械系统）传感器当前的发展现状、特点特别是在器件实用化和产品化进程中所面临的挑战后，提出了MEMS传感器技术实用化的关键－提高器件性能满足应用要求。根据研究经历举例说明改进传感器材料、结构、制作工艺和器件工作原理等具体措施对提高器件性能的作用。     

微机械梁膜结构1kPa量程压力传感器

采用微机械加工技术可以制作出管芯尺寸小而灵敏度很高的压力传感器。目前微压压力传感器产品的量程已达5～10kPa。本文介绍了采用微机械梁膜结构的压力传感器设计(PT—24),结合适当的工艺可以制成量程为1kPa的器件。     

微机械槽板结构空气压膜阻尼的修正雷诺方程

推导出了一个适用于槽板结构压膜空气阻尼的微分方程.该方程与传统雷诺方程的区别是在雷诺方程的左边增加了一个用以表示气体从槽流出所引起的阻尼效应的修正项,并考虑了槽中有限气流通道长度的端头修正.在适当的边界条件下,利用此方程可以求解槽板压膜阻尼的压强分布、阻尼力和阻尼力系数.该槽板结构压膜空气阻尼的微分方程对槽板的厚度和横向尺度没有限制,为分析有限尺寸和有限厚度槽板的压膜空气阻尼提供了一个有用的方法.     

500pa微压传感器的研制

硅压力传感器发展的一个重要趋势,是向高灵敏度的微压传感器发展。1993年我们率先采用微机械的梁膜结构制得PT-24量程1kpa微压传感器。但在进一步提高灵敏度的研究过程中,遇到如下几个问题:(1)非线性随着灵敏度提高变差;(2)灵敏度提高,稳定性变差;(3)过载能力不够;(4)静电封接时背岛与玻璃基片相接。本文针对上述问题进行了研究,在PT-24量程1kpa微压传感器的版图和工艺基础上进行改进和提高,成功地设计并制作出PT-28量程500pa压阻式扩散硅微压传感器。     

测定硅各向异性腐蚀速率分布的新方法

介绍了一种测定硅各向异性腐蚀速率分布的新方法.硅各向异性腐蚀速率三维分布可由一系列晶面上的二维腐蚀速率分布表示.利用深反应离子刻蚀技术(DRIE)在{0mn}硅片上制作出侧壁垂直于硅片表面的矩形槽,测量槽宽度在腐蚀前后的变化,就可测定各{0mn}面上的二维腐蚀速率分布.将二维腐蚀速率分布组合在一起就得到了三维腐蚀速率分布.由于DRIE制作的垂直侧壁深度大,可耐受较长时间的各向异性腐蚀,所以只需使用一般的显微镜就能得到准确的结果.实验得到了40%KOH和25%TMAH中{n10}和{n11}晶面的腐蚀速率分布数据     

Al/PtSi/Si肖特基接触的AES研究

用PHI-550型电子能谱仪的AES测量了经不同温度热处理后Al/PtSi/Si肖特基接触的组份深度分布,结合俄歇峰形的测量,分析了肖特基势垒高度与热处理温度的关系。     

硅微结构加速度传感器空气阻尼的研究

本文从理论上和实验上对硅压阻式加速度传感器的三种结构：悬臂梁、四梁和双岛－五梁的空气阻尼问题进行了研究．在这三种结沟中，四梁结构的质量块具有平行的运动方式，但是悬臂梁和双岛－五梁结构中的质量块既有平动又有转动，对这种非平动状态的空气阻尼的分析尚未见报道．本文从决定平板运动阻尼特性的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程出发。在平板平动情况解的基础上推导了非个动板的阻尼力以及双面阻尼的阻尼力．用这些结果对三种结构进行了单面和双面阻尼设计，实验结果与理论分析相符．     

硅微加速度传感器过载能力的研究

过载能力是加速度传感器的重要参数之一，缺少过载能力是早期硅微机械－岛结构的加速度传感器未能实用的重要原因，本文采用微机械限位结构解决了梁－岛结构压阻式加速度传感器的抗过载能力，并对设计进行了优化，采用这种方法使量程在５０ｇｎ以下的器件具备了１０００ｇｎ以上的过载能力，达到了实用的要求，本文还对测量器件过载能力的落锤法所产生冲击加速度的规律和标定方法进行了研究，并建立了测试系统，对器件进行了冲击过载     

微机械染膜结构1kPa量程压力传感器

采用微机械加工技术可以制作出管芯尺寸小而灵敏度很高的压力传感器。目前微压压力传感产品的量程已达５－１０ｋＰａ。本文介绍了采用微机械梁膜结构的压力传感器设计（ＰＴ－２４），结合适当的工艺可以制成量程为１ｋＰａ的器件。