频率式硅电容压力传感器的研究

本文对频率输出的硅微机械结构电容压力传感器进行了研究。利用有限元程序和解析方式对岛－膜硅电容膜片进行了分析。采用硅体型微机械加工技术和集成电路兼容工艺完成了压力元件的制作。对易于ＣＭＯＳ集成的两种新颖的接口电路进行了分析和设计，提高了传感器的性能。     

驱动信号对电容式传感器特性的影响分析

在电容检测中,交流电压驱动常常是测量电容变化的必要手段。驱动电压引起作用于可动电极上的静电力,从而影响到可动电极的运动。因此,交流电压的静电驱动势必影响测量的范围和精度。本文详细地分析了由交流电压引起的静电驱动力对微机械结构表态位移特性的影响,并以电容式加速度传感器为例,分单边驱动和双边驱动两种情况,推导出可动电极的运动微分方程。运用近似和图解的方法分另在特殊和一般的情况下求解方程,得到静电驱动电     

用于微机械器件和微电子机械系统的关键技术：微机械技术

微机械技术是研究，生产微机械器件和微电子机械诉关键技术，熟练掌握并不容易。本文总结了三个单位为时数年在微机械技术方面的研究成果，重点介绍我们首创的三项技术，即自对准的准三维加工技术，硅三维结构的无掩模腐蚀技术和硅／硅低温直接键合技术，也提到我们开展过的其他几项微机械技术以及所制作的几种微机械器件的参数或结果。     

微机械梁一膜结构的压力传感器

本文提出了一种用于压阻压力传感器中的微机械梁膜结构.这种结构除有灵敏度高、线性好等优点外,还有其他优良性能,而工艺要求又较已有的各种结构为低.有限元素法的应力分析和实验结果证明了这种结构的优良性能.     

硅十字梁单块力传感器

本文介绍一种用硅材料制成的十字梁力传感器,它的各主要结构部分是通过微加工技术在同一硅片上得到的。具有灵敏度高、温漂小,成本低、一致性好等优点。本文对器件进行了结构分析、应力计算,得到了各结构参数对器件灵敏度的影响,并在理论分析的指导下制作了高灵敏度的力传感器样品,最高灵敏度可达340mV/10g,适用于小量程范围力的测量。器件还具有过载保护结构。     

多晶硅横向压阻灵敏度的统计分析

本文用统计方法对择优生长的多晶硅横向压阻进行了分析:计算了<100>、<110>、<111>、<211>、<221>、<311>、<331>等低指数晶向择优生长的P型和N型多晶硅横向平均晶粒压阻系数;采用全空间统计平均的方法,计算得到了晶向完全随机的多晶硅横向平均晶粒压阻系数;从欧姆定律和多晶硅晶粒特性出发,推导了多晶硅横向压阻灵敏度的表达式。通过实验测量了多晶硅横向压阻器件的灵敏度及其与角度的关系,证实多晶硅横向压阻灵敏度与器件倾角α符合sin2α的关系。将实验结果与理论分析的结果相比较后,得到了多晶硅的杨氏模量,这些结果表明多晶硅横向压力传感器具有实用价值,并为器件提供了优化的设计方案。     

方膜上横向压阻压力传感器的非线性研究

本文对方膜的硅压力传感器结构进行了应力非线性的计算分析,得出了应力-压力关系非线性与压力量程、膜的几何参数以及器件位置的关系,并给出了实现线性最佳化设计的结果.实验与理论结果的比较表明:(1)压阻效应非线性很小,压力传感器的非线性主要决定于应力非线性;(2)方膜边缘的四端力敏电阻设计不仅灵敏度高,而且有较好的线性;(3)进一步改进压力传感器精度的方法是选用应力线性优良的结构.     

形成硅多层微机械结构的“掩模-无掩模”腐蚀新技术

本文介绍了一种制作硅多层微结构的体微机械加工新技术．基于KOH溶液的无掩模腐蚀特性，仅用一层掩模进行一次从有掩模到无掩模的连续腐蚀工序，可在（100）硅片上制作各种以（311）晶面为侧面且进棱沿（110）晶向的多层次立体结构，原则上层面数不受限制，各个层面的位置和深度都可由一块掩模的设计和相应的腐蚀深度确定，该技术突破了传统各向异性腐蚀的局限性，使体微机械技术的加工能力大为扩展，可望在微电子机械系统的结构制作中广泛应用．     

KOH溶液无掩膜腐蚀加工硅对称梁技术研究

本文介绍了利用ＫＯＨ腐蚀液对硅台阶、台面等三维结构进行无掩膜腐蚀的新技术．应用该技术可以制作出仅用常规各向异性腐蚀所无法形成的微机械结构，从而使腐蚀工艺的灵活性大为增加．通过分析与计算，给出了无掩膜腐蚀过程中三维结构的变化规律，并通过大量实验证实了这些规律．利用该工艺已成功地制作了一种微机械硅电容加速度传感器用的对称梁－质量块结构．这种结构的特点是梁的中平面与质量块质心位于同一水平面上，从而能消除相关的横向寄生灵敏度效应．     

横向电压型压力传感器的磁敏性及其消除法

横向电压型压力传感器的几何形状与霍尔器件相同因此也存在有磁敏性.本文用弱场近似的统计理论导出了非均匀掺杂薄层的霍尔电势表式,理论计算与实验结果相当一致.最后,介绍了一种实际上能完全消除磁场对压力传感器影响的方法,得到了很好的结果.