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多晶硅纳米薄膜压阻和电学修正特性

传感技术学报 2020年第7期33卷 956-960页

作者：陆学斌于斌哈尔滨理工大学软件与微电子学院黑哈尔滨150080

本文制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,研究了掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜压阻和电学修正特性的影响。利用低压化学气相淀积法制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,掺杂浓度分别为1.0×10^20 cm^-3、2.0×10^20 cm^-3、4.1×10^20 cm^-... 详细信息

本文制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,研究了掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜压阻和电学修正特性的影响。利用低压化学气相淀积法制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,掺杂浓度分别为1.0×10^20 cm^-3、2.0×10^20 cm^-3、4.1×10^20 cm^-3和7.1×10^20 cm^-3。利用应变系数测量装置对不同掺杂浓度多晶硅纳米薄膜的应变系数进行了测量;利用恒流源和万用表测量不同掺杂浓度多晶硅纳米薄膜的电学修正特性。实验结果表明:多晶硅纳米薄膜的应变系数与掺杂浓度有关,应变系数范围:33.38~38.41;利用电学方法能够修正多晶硅纳米薄膜的电阻,最大修正范围可达15.4%。多晶硅纳米薄膜具有较高的应变系数,适用于制作压阻式传感器;电学修正可用来调整多晶硅纳米薄膜的电阻,进而降低传感器的失调。

关键词：多晶硅纳米薄膜压阻特性电学修正传感器

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多晶硅纳米薄膜电学特性的实验研究

传感器与微系统 2008年第8期27卷 45-47页

作者：刘晓为李金锋揣荣岩施长治陆学斌吴娅静哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 沈阳工业大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110023

用低压化学气相淀积(LPCVD)法淀积了膜厚为60～250nm的多晶硅纳米薄膜,研究了膜厚和掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜电学特性的影响。结合扫描电镜(SEM)图片,在电阻率与电阻率温度系数测试结果的基础上,分析了膜厚和掺杂浓度对薄膜电学特性的... 详细信息

用低压化学气相淀积(LPCVD)法淀积了膜厚为60～250nm的多晶硅纳米薄膜,研究了膜厚和掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜电学特性的影响。结合扫描电镜(SEM)图片,在电阻率与电阻率温度系数测试结果的基础上,分析了膜厚和掺杂浓度对薄膜电学特性的影响。结果表明:重掺杂多晶硅纳米薄膜具有良好的温度特性,电阻率温度系数可达到1×10-4～3×10-4/℃的水平。

关键词：多晶硅纳米薄膜电学特性掺杂浓度膜厚

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多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

仪表技术与传感器 2009年第9期 6-8页

作者：王健揣荣岩何晓宇刘伟张大为沈阳工业大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110142 沈阳化工学院辽宁沈阳110142 中国电子科技集团公司第四十七研究所辽宁沈阳110032

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性。为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法。根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元... 详细信息

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性。为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法。根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化。依据优化设计结果试制了压力传感器芯片。实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高。

关键词：压力传感器有限元多晶硅纳米薄膜

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多晶硅纳米薄膜牺牲层压力敏感结构设计

仪表技术与传感器 2010年第2期 10-12,21页

作者：揣荣岩崔林王健刘本伟郑雁公李新沈阳工业大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110142 沈阳化工学院辽宁沈阳110142

为使多晶硅纳米薄膜良好的压阻特性在MEMS（微机电系统）压阻传感器中得到有效应用，在设计牺牲层结构压力传感器芯片中探索性地采用了多晶硅纳米薄膜作为应变电阻，并给出这种传感器的设计方法。分析了牺牲层结构弹性膜片的应力分布对... 详细信息

为使多晶硅纳米薄膜良好的压阻特性在MEMS（微机电系统）压阻传感器中得到有效应用，在设计牺牲层结构压力传感器芯片中探索性地采用了多晶硅纳米薄膜作为应变电阻，并给出这种传感器的设计方法。分析了牺牲层结构弹性膜片的应力分布对传感器灵敏度的影响，优化设计了量程为0—0．2MPa多晶硅纳米膜压力传感器芯片的结构参数。有限元法仿真结果表明：在保证传感器灵敏度大于50mV／（MPa·V）的前提下，零点温漂系数可小于1×10^-3FS／℃；灵敏度温漂（无电路补偿）可小于1×10^-1FS／℃．为高灵敏、低温漂、低成本的高温压力传感器集成化发展提供了一条可行途径。

关键词：牺牲层有限元多晶硅纳米薄膜密封腔

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多晶硅纳米薄膜加速度传感器研究

多晶硅纳米薄膜加速度传感器研究

作者：朱振东沈阳工业大学

学位级别：硕士

传感器技术是现代科学技术发展水平的重要标志,它与通信技术、计算机技术构成现代信息产业的三大支柱。在各种传感器中,硅加速度传感器是应用最为广泛的一种。MEMS技术的发展为加速度传感器的发展提供了其它技术不可比拟的技术支撑。硅... 详细信息

传感器技术是现代科学技术发展水平的重要标志,它与通信技术、计算机技术构成现代信息产业的三大支柱。在各种传感器中,硅加速度传感器是应用最为广泛的一种。MEMS技术的发展为加速度传感器的发展提供了其它技术不可比拟的技术支撑。硅表面微加工加速度传感器也是MEMS的重要研究领域之一,在汽车系统、工业控制、环境监控和测量以及生物医疗诊断等众多领域有着广泛的应用。首先对加速度传感器的工作原理进行分析。以体积小、灵敏度高、可集成为设计目的,利用牺牲层技术制备加速度传感器力敏芯片。采用多晶硅为结构层,二氧化硅为牺牲层,HF溶液释放牺牲层。根据牺牲层结构特点,应用多晶硅纳米膜作为应变电阻。接着对传感器力敏芯片进行模拟与优化,计算出芯片的最优尺寸。根据模拟优化的结果设计芯片的工艺流程,介绍了其中的主要工艺,并针对其中存在的问题,分析其产生的机理,根据其产生机理提出相对应的解决方案。根据工艺流程设计出传感器的版图,对仿真结果进行数据分析,最后总结全文得到结论传感器的灵敏度大于0.4mv/g,一阶频率响应大于3千赫兹。本文对牺牲层加速度传感器的研究,对于MEMS传感器未来的设计与加工具有一定参考价值。

关键词：加速度传感器牺牲层多晶硅纳米薄膜工艺流程

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多晶硅纳米薄膜MEMS力敏结构研究

多晶硅纳米薄膜MEMS力敏结构研究

作者：崔林沈阳工业大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：牺牲层有限元多晶硅纳米薄膜密封腔

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多晶硅纳米薄膜压力传感器设计

多晶硅纳米薄膜压力传感器设计

作者：王健沈阳工业大学

学位级别：硕士

半导体压力传感器在现代社会中具有广泛的应用,采用新材料是提高传感器性能的有效途径。最新研究结果表明多晶硅纳米薄膜(PSNF)具有比普通多晶硅薄膜更为优越的压阻特性。为使这种薄膜在传感器上得到有效应用,本文对已有半导体传感器设... 详细信息

半导体压力传感器在现代社会中具有广泛的应用,采用新材料是提高传感器性能的有效途径。最新研究结果表明多晶硅纳米薄膜(PSNF)具有比普通多晶硅薄膜更为优越的压阻特性。为使这种薄膜在传感器上得到有效应用,本文对已有半导体传感器设计进行系统研究,充分利用材料的压阻特性,给出了PSNF压力传感器设计方法,采用常规工艺制作了传感器芯片,测试结果表明达到设计目标。 PSNF是膜厚接近或小于100nm的多晶硅薄膜,在掺杂浓度为3×10 cm附近时具有显著的隧道压阻效应,表现出比常规多晶硅薄膜更优越的压阻特性,应变因子(GF)可达34,比普通多晶硅薄膜高20%以上:应变因子温度系数(TCGF)可小于1×10/℃,比普通薄膜小一倍以上;电阻温度系数(TCR)可小于1×10/℃,几乎比普通薄膜小一个数量级。这对发展高灵敏、低温漂、宽工作温度范围的低成本压力传感器具有重要的应用价值。根据PSNF压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化。为了实现温度补偿,本文在压力传感器芯片上设计一个肖特基二极管作温度传感器,并使其不增加压力传感器工艺步骤。MEDICI软件仿真结果表明所设计的肖特基二极管结温度系数为-6.70mV/℃。依据优化设计结果试制了量程为1 MPa的压力传感器芯片。测得传感器灵敏度为10mV/MPa·V;零点温度系数≤1×10 FS/℃;灵敏度温度系数数值(电路补偿前)≤|-1×10| FS/℃;全精度≤0.24%FS。实验结果说明PSNF压力传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高,达到高精度等级。

关键词：多晶硅纳米薄膜压力传感器有限元肖特基二极管版图

掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜应变系数及其线性度的影响

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纳米技术与精密工程 2009年第1期7卷 5-9页

作者：陆学斌刘晓为揣荣岩施长治哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110023

利用低压化学气相沉积（LPCVD）技术制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜，并对样品的压阻特性进行了测试．采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到了应变系数及其线性度与掺杂浓度的关系．实验结果表明：掺杂浓度从8．1×10^18cm^-3... 详细信息

利用低压化学气相沉积（LPCVD）技术制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜，并对样品的压阻特性进行了测试．采用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到了应变系数及其线性度与掺杂浓度的关系．实验结果表明：掺杂浓度从8．1×10^18cm^-3变化至7．1×10^20cm^-3，多晶硅纳米薄膜的纵向和横向应变系数先增加再减小，最后基本不再随掺杂浓度而变化，且纵向应变系数大于横向应变系数：掺杂浓度低于4.1×10^19cm^-3时，应变系数的非线性较大，且随掺杂浓度的升高而迅速减小；掺杂浓度高于4．1×10^19cm^-3时，应变系数的非线性较小并出现波动现象，同时纵向应变系数的非线性小于横向应变系数的非线性．利用隧道压阻理论对实验结果进行了分析．结合以前的研究结果可知，适合传感器制作的多晶硅纳米薄膜的优化掺杂浓度应为（2．0～4．1）×10^20cm^-3，为进一步利用多晶硅纳米薄膜制作传感器提供了非常有价值的参考信息．

关键词：多晶硅纳米薄膜应变系数线性度掺杂浓度隧道压阻理论

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基于双岛结构的多晶硅纳米薄膜压力传感器

莆田学院学报 2018年第2期25卷 38-42页

作者：陈雪娇黄元庆郑志霞林振衡莆田学院机电工程学院福建莆田351100 厦门大学航空航天学院福建厦门361005

为解决传统半导体压力传感器温度特性差、非线性度高等问题,设计一种基于双岛结构的多晶硅纳米薄膜压力传感器。利用有限元分析软件分析硅膜结构的应力分布规律,确定力敏电阻的最佳布局,进一步提高了传感器的灵敏度。这种压力传感器兼... 详细信息

为解决传统半导体压力传感器温度特性差、非线性度高等问题,设计一种基于双岛结构的多晶硅纳米薄膜压力传感器。利用有限元分析软件分析硅膜结构的应力分布规律,确定力敏电阻的最佳布局,进一步提高了传感器的灵敏度。这种压力传感器兼具温度特性好、灵敏度高、线性度好等综合性能。

关键词：压力传感器多晶硅纳米薄膜双岛结构有限元分析