多晶硅纳米薄膜MEMS力敏结构研究

作     者：崔林 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：揣荣岩

授予年度：2009年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：牺牲层 有限元 多晶硅纳米薄膜 密封腔 

摘      要：压力传感器是应用极为广泛的一种传感器。多晶硅压力传感器的研究和开发拓宽了压力传感器的应用领域。 本论文的内容分为四个部分:第一部分为绪论,对高温压力传感器制造技术的发展进行综述,对它们的基本结构、工作原理、特点进行了论述,展望了压力传感器的未来。第二部分为多晶硅纳米薄膜MEMS力敏结构研究。第三部分为多品硅纳米薄膜MEMS力敏结构版图。第四部分给出了研制结果。 在第二部分首先讨论了多晶硅压力传感器相关基础理论,分析了多品硅纳米薄膜的压阻效应和各种力学结构敏感膜片的应力变化对传感器输出灵敏度的影响,针对多晶硅薄膜只能利用纵向应变的特点,为提高灵敏度,将牺牲层结构的设计思路应用丁MEMS力敏结构传感器设计方案。MEMS力敏结构传感器在二氧化硅层上淀积多晶硅薄膜,保证了压敏电阻与多晶硅弹性膜间良好的绝缘性,大大提高了器件的温度特性。MEMS力敏结构传感器工作温度可超过200℃,与集成电路工艺兼容,成本低,适于批量生产。在理论分析的基础上,详细介绍了每个参数的设计过程,设计了MEMS力敏结构芯片光刻版图。 有限元仿真结果表明,在5V恒压源激励下,传感器芯片的灵敏度达到50mV/0.2Mpa以上,线性度优于0.1%FS,高于矩形膜片的灵敏度输出,并且具有1.5倍以上的过载保护功能,从而证明了设计思路是正确的,设计方案是合理可行的。