吴 迪，谢贵久，金 忠，景 涛，袁云华，宋祖殷

(1.中国电子科技集团公司第四十八研究所，长沙410111;2.空军驻湖南地区军代室，长沙410110)

硅氧化物绝缘体SOI(Silicon On Insulator)材料已广泛应用于制作耐高温压力传感器［1－2］，随着传感器芯体结构及制作工艺的复杂化，依靠经典计算公式及反复实验的优化设计模式，在精确性、成本、研发周期等方面已不能满足要求。

采用注氧隔离SIMOX(Separation by Implanted Oxygen)技术［3］制备的SOI材料、基于传感器生产线SOI压力芯体标准工艺制作传感器芯体，芯体采用干法刻蚀［4－6］矩型 E岛，采用掺杂工艺方法制作 P型硅敏感栅，如图1所示。使用惠斯顿电桥四臂电阻方式，桥臂电阻由敏感栅组成，栅与栅之间由导线层串联。以有限元及数值理论为基础，通过优化设计膜厚和敏感栅分布参数，实现SOI压力传感器的灵敏度性能的提高。

图1 结构示意图及敏感栅分布图

1 理论基础

SOI压力芯体膜片上节点i处的电阻灵敏度(单位压力引起阻值的变化)为式(1)［7］:

式中:Si为节点i处的灵敏度;p为满量程时的荷载压力;πl和πt分别为节点i处的纵向和横向压阻系数;σli和σti分别为荷载压力p时节点i处的纵向和横向应力;ΔRi为节点i处电阻的相应阻值变化量;Ri为节点i处电阻的阻值。

在晶轴坐标系中，压阻系数可表示为式(2)［8］:

式中:π11为晶轴坐标系中的纵向压阻系数分量，π12为晶轴坐标系中的横向压阻系数分量，π44为晶轴坐标系中的剪切压阻系数分量，同类型压阻材料中，三个独立压阻系数分量大小主要与硅材料的掺杂浓度、温度等因素相关［8］。……