內應力影響下表面微機械絕對壓力傳感器非線性研究.pdf

1、隨著MEMS新材料和新技術的不斷出現，壓力傳感器向著小型化，集成化和智能化方向發(fā)展。壓力傳感器在消費電子產品，汽車工業(yè)，醫(yī)療設備等領域內的廣泛應用，在低成本，小型化，可靠性，穩(wěn)定性等技術指標方面對傳感器產品提出了更高的要求。本文將詳細介紹MEMS壓力傳感器的發(fā)展及應用，講述硅微機械加工技術。以矩形薄板作為壓力傳感器彈性元件的近似理論模型，分別用彈性力學理論和板殼理論分析該板在小撓度彎曲和大撓度彎曲下的撓度和應力分布，為后續(xù)的有限元仿真提

2、供理論參考。采用表面微加工技術制備壓阻式壓力傳感器，實現批量化和低成本化生產。通過實驗測量研究壓力傳感器輸出的靜態(tài)特性，通過有限元仿真探討薄膜內應力影響下壓力傳感器的輸出非線性。
　　本研究所涉及的多晶硅絕對壓力傳感器，采用由低壓化學氣相沉積法制備的低應力氮化硅(LS SiN)薄膜作為傳感器芯片的彈性元件，并在LS SiN薄膜上沉積多晶硅電阻條作為應力敏感元件。為提高壓力傳感器的輸出靈敏度，將彈性薄膜設計為長矩形。為充分利用多晶硅

3、電阻的縱向壓阻效應，將一對電阻條的一部分放到了薄膜的外面，以保證這兩個電阻盡量處于膜的拉應力區(qū)域，將另一對電阻布置在膜的中心位置，完全處于膜的壓應力區(qū)域。受壓時，薄膜彎曲變形，帶動一對電阻被拉伸，阻值變大，另一對電阻被壓縮，阻值變小，在輸入電壓的作用下，可在惠斯通電橋輸出端檢測出與外加壓力成一定關系的輸出電壓。同時在多晶硅電阻條的拐彎段開接觸孔，濺射金屬層，減小電阻的負壓阻效應。
　　在激勵電壓3V供電時，測試設計量程為60 kP