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表面微机械加工的高长宽比矩形薄膜压力传感器

2014-03-21张艳敏李昕欣

仪表技术与传感器 2014年2期

张艳敏,王 权,2,李昕欣

(1.江苏大学机械工程学院,江苏镇江 212013;2.传感技术国家重点实验室,上海 200050;3.中科院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050)

0 引言

压阻式压力传感器由于微机械加工技术的发展使其敏感元件微型化,生产批量化、低成本化,确立了在压力测量领域的主导地位,较之传统的膜合电位计式、力平衡式、变电感式、变电容式、金属应变片式及半导体应变片式传感器技术上先进得多,具有灵敏度高、响应速度快、可靠性好、精度较高、低功耗、易于微型化与集成化等一系列优点,在工业、汽车和医学等领域有着广泛的应用[1-3]。

传统的压阻式压力传感器采用扩散或离子注入的方法,掺杂获得4个硅应变电阻,在单晶硅片正面上构成惠斯登电桥的应力敏感检测模式,电阻和衬底之间一般形成PN结隔离。为了满足测试量程的需要,背面一般采用氢氧化钾腐蚀减薄,也常称为体微机械加工[4-6]。为制作绝对压力传感器,必须先采用两块硅片预加工后,高温键合形成真空腔,然后抛光减薄到所需要的厚度,再在键合体的正面通过体微机械加工,形成所需要的图形,以构成检测电路。然而,当器件温度在100 ℃以上时,电阻和衬底之间形成的PN结漏电流很大,使器件无法工作,无法满足在高温度环境下压力测试的使用。对硅片背部进行湿法深腐蚀,减薄形成膜片,又浪费了硅片上大量的面积,使得硅片的利用面积降低。获得绝对压力测试的真空参考腔的过程,初始成本高,工序繁多。……

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