第六届国际固态传感器与执行器会议介绍

上海复旦大学鲍敏杭教授是中国出席第六届国际固态传感器与执行器会议的代表。这篇文章介绍了会议的一般情况,世界各国传感技术的发展动向,对微电子机械系统也作了较详细介绍。     

单块集成压阻式压力传感器

本文介绍一种由力敏电阻全桥和温度补偿的放大器电路构成的集成压力传感器。通过理论分析得到了(100)矩形硅膜的尺寸以及力敏电阻位置和尺寸的最佳化设计。通过对全电路温度系数的分析计算,找到了最佳的工作条件。该设计已由双极集成电路工艺和各向异性化学腐蚀工艺实现,制成了灵敏度达到1000μV/mmHg的集成压力传感器,并已用于生理压力的实际测试。     

微机械传感器的新进展

微机械加工技术在微执行器方面的应用最引入注目，但迄今从微机技术发展中得到最大好处的仍是传感器，在微机加工技术的推动下，微机械传感器，特别是力敏传感器获得了很大的发展，压力传感器获得了很大的发展，压力传感器继续扩大市场并向高性能化方向发展，加速度传感器已商品化，微机械陀螺产品也行将问世。而微机技术在其它各类传感器中的应用例子则比比皆是。本文将结合实际综述国内外微机械力敏传感器的进展。     

MEMS热激发红外脉冲光源

设计制作了不同结构、不同图形尺寸的铂金薄膜热激发MEMS红外光源，并对其辐射性能作了测试比较。测试结果显示，发射光谱带在2～4μm范围内有比较强的辐射能量，调制频率在20-40Hz之间有较好的调制度。这些特性已经符合多数红外传感器的要求。     

剪切应力对压阻传感器灵敏度的影响

本文从理论上和实验上对剪切应力对力敏电阻的压阻灵敏度影响进行了研究.在本文的分析中,取消了已往工作中对力敏电阻设计的取向限制,在计入剪切应力项作用的情况下,得到了(100)、(110),(111)圆硅膜和(100)方膜和长方膜上力敏电阻的压阻灵敏度表式.结果的解析形式及其曲线图示表明,在一般情况下,剪切应力项可以有很大的影响.为了证实这些分析的正确性,在长方形n型(100)硅膜上扩散制造了五个有不同取向角的电阻.这些电阻的压阻灵敏度对取向角关系的实验结果表明,剪切应力项的作用不可忽略.由于目前所见的关于压阻传感器的文献中都没有对剪切应力的作用足够重视,本工作的结果对力敏电阻设计提供了有用的资料.     

片上集成三电极体系微电极阵列的表征

设计制作了片上集成三电极体系微电极阵列.工作电极分为圆形和方形两种,电极特征尺寸为100～900 μm,工作电极与对电极间距为50～200 μm.利用循环伏安法,在氧化还原电位探针二茂铁甲醇的作用下,对各三电极微系统进行了电极性能表征,具体分析了工作电极的形状、大小、与对电极的间距对输出特性的影响,为片上集成三电极体系的微电极阵列的设计优化提供了实际依据.     

光致硅微悬臂梁形变理论研究

研究了硅悬臂梁的光致应变效应的基本理论.从力学和半导体物理学基本理论出发,考虑了光生载流子的空间分布以及载流子表面复合,提出了一种新的光致悬臂梁弯曲的模型和计算光致应变效应引起的悬臂梁弯曲量的方法.模型更为合理的解释了光致悬臂梁弯曲的根本动力,其计算结果和实验测量结果与文献报道相比更为接近.研究为基于光致应变效应的硅悬臂梁传感器打下了理论基础.     

低量程高线性压阻式微机械加速度传感器

介绍了一种低量程高线性压阻式微机械加速度传感器的设计、工艺制作和封装 ,还较详细地介绍了静态和动态特性的测量和结果。为提高灵敏度,传感器采用悬臂梁结构。本文对结构的固有横向效应进行了计算,结果表明此种结构的三种横向效应主要是由于质量块（岛）质心偏离梁中平面,沿梁伸展方向（ x向）惯性力分量产生的弯矩所致。提出了调整上下盖板与中间质量块之间的气隙改善器件频响特性的方法。报道的压阻式微机械加速度传感器量程± 1g(g为重力加速度 ), 线性度优于 0.05％,灵敏度约 1mV/gV,阻尼比 0.7,带宽 110Hz。     

智能剥离SOI高温压力传感器

采用改进的 RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量 ,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离 SOI (Silicon On Insulator)材料 ,并用该材料成功地研制了双岛 -梁 -膜结构的 SOI高温压力传感器 .对 SOI压力传感器的测量结果表明 ,当温度增加到 15 0℃左右时 ,输出电压没有明显的变化 ,其工作温度高于一般的体硅压力传感器 (其工作温度一般在 12 0℃以下 ) .测得所制备 SOI压力传感器的灵敏度为 6 3m V/ (MPa· 5 V) ,比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约 7倍多     

智能剥离SOI高温压力传感器

采用改进的RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离SOI(Silicon On Insulator)材料,并用该材料成功地研制了双岛-梁-膜结构的SOI高温压力传感器.对SOI压力传感器的测量结果表明,当温度增加到150℃左右时,输出电压没有明显的变化,其工作温度高于一般的体硅压力传感器(其工作温度一般在120℃以下).测得所制备SOI压力传感器的灵敏度为63mV/(MPa*5V),比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约7倍多.