多晶矽改善壓力傳感器泄漏問題
發布時間:2012-10-30 責任編輯:easonxu
【導讀】我們知道大部分小量程、高靈敏壓力傳感器通常都采用平膜、島膜、梁膜等結構,目前小量程、高靈敏壓力傳感器的研究熱點集中在犧牲層結構壓力傳感器,這主要是因為犧牲層結構壓力傳感器彈性膜片很薄,厚度可做到2μm,甚至更薄。
在zai犧xi牲sheng層ceng結jie構gou的de薄bo結jie構gou上shang,如ru果guo采cai用yong擴kuo散san矽gui或huo多duo晶jing矽gui薄bo膜mo作zuo為wei犧xi牲sheng層ceng結jie構gou壓ya力li傳chuan感gan器qi的de應ying變bian電dian阻zu,其qi厚hou度du相xiang對dui較jiao大da,對dui彈dan性xing膜mo片pian應ying力li分fen布bu影ying響xiang很hen大da,不bu利li於yu犧xi牲sheng層ceng結jie構gou壓ya力li傳chuan感gan器qi的de性xing能neng優you化hua,因yin此ci采cai用yong多duo晶jing矽gui納na米mi薄bo膜mo製zhi作zuo應ying變bian電dian阻zu更geng能neng發fa揮hui犧xi牲sheng層ceng技ji術shu的de優you點dian。
在這之前,壓力傳感器設計過載保護時,一般采用凸台等方法實現,形成方法有背部刻蝕技術、矽直接鍵合技術、玻(bo)璃(li)刻(ke)蝕(shi)技(ji)術(shu)等(deng)。然(ran)而(er)這(zhe)些(xie)結(jie)構(gou)的(de)腔(qiang)體(ti)尺(chi)寸(cun)較(jiao)大(da),進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi),而(er)且(qie)降(jiang)低(di)了(le)矽(gui)片(pian)利(li)用(yong)率(lv),增(zeng)加(jia)了(le)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)的(de)複(fu)雜(za)度(du),提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)。
現xian在zai,壓ya力li傳chuan感gan器qi的de應ying變bian電dian阻zu是shi在zai單dan晶jing矽gui片pian上shang擴kuo散san或huo注zhu入ru雜za質zhi的de方fang式shi實shi現xian,為wei了le改gai善shan溫wen度du特te性xing,後hou來lai也ye采cai用yong了le多duo晶jing矽gui薄bo膜mo,但dan普pu通tong多duo晶jing矽gui薄bo膜mo的de應ying變bian因yin子zi較jiao小xiao,不bu利li於yu提ti高gao靈ling敏min度du。最zui新xin研yan究jiu結jie果guo表biao明ming,多duo晶jing矽gui納na米mi薄bo膜mo具ju有you顯xian著zhu的de隧sui道dao壓ya阻zu效xiao應ying,表biao現xian出chu比bi常chang規gui多duo晶jing矽gui薄bo膜mo更geng優you越yue的de壓ya阻zu特te性xing,重zhong摻chan雜za條tiao件jian下xia其qi應ying變bian因yin子zi仍reng可ke達da到dao34,具有負應變因子溫度係數,數值小於1×10-3/℃,電阻溫度係數可小於2×10-4/℃。
在(zai)表(biao)麵(mian)微(wei)加(jia)工(gong)中(zhong),由(you)澱(dian)積(ji)到(dao)襯(chen)底(di)和(he)犧(xi)牲(sheng)層(ceng)上(shang)的(de)薄(bo)膜(mo)作(zuo)為(wei)結(jie)構(gou)層(ceng),對(dui)微(wei)小(xiao)結(jie)構(gou)的(de)尺(chi)寸(cun)更(geng)易(yi)控(kong)製(zhi),器(qi)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)得(de)以(yi)減(jian)小(xiao)。然(ran)而(er),這(zhe)些(xie)結(jie)構(gou)層(ceng)的(de)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)高(gao)度(du)依(yi)賴(lai)於(yu)澱(dian)積(ji)和(he)隨(sui)後(hou)的(de)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng),相(xiang)對(dui)低(di)的(de)澱(dian)積(ji)速(su)率(lv)雖(sui)然(ran)限(xian)製(zhi)了(le)所(suo)製(zhi)作(zuo)器(qi)件(jian)的(de)厚(hou)度(du),但(dan)是(shi)由(you)於(yu)結(jie)構(gou)層(ceng)厚(hou)度(du)低(di),所(suo)以(yi)能(neng)製(zhi)作(zuo)出(chu)量(liang)程(cheng)更(geng)小(xiao)、靈敏度更高的壓力傳感器。
因(yin)此(ci),在(zai)犧(xi)牲(sheng)層(ceng)結(jie)構(gou)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)上(shang),采(cai)用(yong)多(duo)晶(jing)矽(gui)納(na)米(mi)薄(bo)膜(mo)作(zuo)應(ying)變(bian)電(dian)阻(zu),可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du),擴(kuo)大(da)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei),降(jiang)低(di)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)。然(ran)而(er),犧(xi)牲(sheng)層(ceng)結(jie)構(gou)非(fei)常(chang)薄(bo),如(ru)何(he)提(ti)高(gao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。所(suo)以(yi),如(ru)何(he)在(zai)保(bao)證(zheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)滿(man)量(liang)程(cheng)範(fan)圍(wei)內(nei)線(xian)性(xing)響(xiang)應(ying)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),調(tiao)整(zheng)犧(xi)牲(sheng)層(ceng)厚(hou)度(du),通(tong)過(guo)彈(dan)性(xing)膜(mo)片(pian)與(yu)襯(chen)底(di)的(de)適(shi)當(dang)接(jie)觸(chu)來(lai)有(you)效(xiao)提(ti)高(gao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)。改(gai)善(shan)工(gong)藝(yi)解(jie)決(jue)泄(xie)漏(lou)問(wen)題(ti)後(hou),犧(xi)牲(sheng)層(ceng)結(jie)構(gou)多(duo)晶(jing)矽(gui)納(na)米(mi)膜(mo)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)應(ying)該(gai)能(neng)滿(man)足(zu)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。
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