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1、SOI高温压力传感器的研究第19卷第4期2006年8月传感技术CHINESEJ0URNALOFSENSORSANDACTUATORSv01.19No.4Aug.2006ResearchofSO1HighTemperaturePressureSensorZHANGShu—yu¨,ZANGWei—lian,SUOKai—彻,NIUXin—huan,ZHANGSheng—cai,YAOSu-ying/1-SemiconductorMaterialInstitute,H出UniversityofTechnology,Tia
2、njin300130,ChinaI,2,SchoolofElectronicsandIt,fformationEngineering,TiainUniversity,Tianjin300072,China,Abstract:ThispaperreportsthefabricationprocessesofSOIpressuresensor.TheresultsofmeasurementonSOIpressuresensorsrevealthattheoutputvoltageisnotchangedobviousl
3、yat220℃,itissuggestedthatthedesignofhightemperatureSOIpressuresensorwasrationa1.Comparingwithpoly-Sipressuresen—sorwiththesamelayoutdesignandprocessparameters,theSOIpressuresensorhadagoodpropertyofhigh_temperature,andthesensitivityofSOIpressuresensorwasmuchhig
4、her.Keywords:pressuresensor;SO1;sensitivity;FiniteelementEF_A,CC:7230;7320VSOI高温压力传感器的研究张书玉¨,张维连,索开南,牛新环,张生才,姚素英(1河北工业大学半导体材料研究所,天津300130;2.天津大学电子信息工程学院,天津300072)摘要:介绍了SOI压力传感器的制作工艺,并且通过有限元软件对传感器输出特性进行模拟,模拟结果与实际测得结果是相符的.对SOI压力传感器测量结果表明,当温度增加到220"C传感器仍然能保持很好线性.
5、另外对SOI压力传感器和多晶硅压力传感器进行比较,发现单晶硅SOI高温压力传感器灵敏度比多晶硅高温压力传感器灵敏度有较大提高.关键词:压力传感器;SOI;灵敏度;有限元中图分类号:TN3O5.95;TP212.1文献标识码:A文章编号:1004-1699(2006)04-0984-04敏感器件(传感器)的作用就像人的五官一样,信号的摄取,处理和转换都离不开它.没有新型敏感器件的开发和发展,自动控制,遥感遥测,空间科学的研究就不可能达到今天这样高度发达的水平.随着信息技术的深入发展,传感器的作用也日益显出不可或缺的重
6、要性.科学的发展对传感器的要求也越来越高.但无论哪一种传感器,应力膜应力分布的情况都直接与传感器性能(灵敏度,精密度,可靠性等)密切相关.随着信息技术深入发展,传感器的作用Et益重要,目前使用的半导体压力传感器压敏电桥采用P型扩散电阻,弹性膜时n型硅衬底,电阻间以及电阻与弹性膜之间靠反偏P—n结隔离,当工作温度超过120℃时,p_n结漏电流加剧,使传感器特性严重失效,因而不适合在高温条件下工作[1].与其他高温压力传感器相比,多晶硅高温压力传感器具有多晶硅薄膜的成熟工艺,与半导体平面工艺兼容,易于进行微机械加工,芯
7、片易于批量制作等突出优点.但是由于多晶硅高温压力传感器采用掺杂多晶硅做应变电阻,而多晶硅具有结构上的长程无序性,使得多晶硅的压阻系数要明显小于单晶硅的压阻系数,因而多晶硅电阻膜的灵敏度要小于单晶硅电阻膜的灵敏度.在相同尺寸下,SOI器件的p_n结漏电流比体硅器件低3个数量级[2],因此SOI材料适合用于制作高温半导体器件.为了进一步提高硅压力传感器的性能,一种很自然的想法就是用单晶硅电阻膜来替代多晶硅电阻膜,同时仍用SiO2与衬底隔离[3],形成单晶硅SOI结构,从而获得良好的高温性能和更高的灵敏度.收稿日期:20
8、05—10—17作者简介:张书玉(1981一),男,硕士研究生(通讯联系人),主要从事MEMS和压力传感器的研究工作,zsy991212@sohu.com.第4期张书玉,张维连等:SOI高温压力传感器的研究985l压力传感器的研制我们设计的SOI高温压力传感器可用于测量锅炉,管道,高温反应容器内的压力,井下压力和各种发动机腔体内的压力.量程:0～1.0MPa
