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上海申思特自動化設(shè)備有限公司
主營產(chǎn)品： 美國E E傳感器,美國E E減壓閥,意大利ATOS阿托斯油缸,丹麥GRAS麥克風(fēng),丹麥GRAS人工頭, ASCO電磁閥,IFM易福門傳感器 |
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2016-12-16 閱讀(1345)
MEMS技術(shù)納米多晶硅薄膜E+E壓力傳感器
隨著納米技術(shù)發(fā)展，納米多晶硅薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的壓阻特性，基于MEMS技術(shù)在100晶向單晶硅襯底上設(shè)計、制作納米多晶硅薄膜E+E壓力傳感器。通過采用LPCVD法在SiO2層上制備納米多晶硅薄膜，薄膜厚度分別為61nm、82nm、114nm和170nm，通過XRD和SEM，研究薄膜厚度和退火溫度對納米多晶硅薄膜微結(jié)構(gòu)特性的影響，XRD測試結(jié)果表明，納米多晶硅薄膜在111晶向、220晶向和311晶向形成硅衍射峰，擇優(yōu)取向為220晶向，隨著薄膜厚度增加，硅衍射峰強度增強，隨著退火溫度升高，衍射峰強度增強，晶粒尺寸增大；SEM測試結(jié)果表明，薄膜表面均勻，平整度較好，當(dāng)薄膜厚度為61nm時，晶粒尺寸約為40nm，隨著膜厚增加，晶粒尺寸增大。基于壓阻效應(yīng)，在C型單晶硅杯上設(shè)計四個納米多晶硅薄膜電阻，構(gòu)成惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加壓力P≠0kPa時，硅膜發(fā)生彈性形變，引起納米多晶硅薄膜電阻阻值發(fā)生變化，橋路輸出電壓發(fā)生改變，實現(xiàn)對外加壓力的檢測。通過采用MEMS技術(shù)和LPCVD方法，實現(xiàn)尺寸為5mm×5mm的納米多晶硅薄膜E+E壓力傳感器芯片的制作。在室內(nèi)環(huán)境溫度為20℃，相對濕度為15%RH的條件下，采用壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)（Fluke719100G）、數(shù)字萬用表（Agilent34401A）、恒壓源（Rigol DP832）及高低溫濕熱試驗箱（GDJS-100G）對納米多晶硅薄膜E+E壓力傳感器進(jìn)行測試。實驗結(jié)果表明，當(dāng)工作電壓VDD=5.0V時，薄膜厚度為170nm，硅膜厚度為56μm，壓敏電阻長寬比為320μm/80μm的E+E壓力傳感器，其滿量程(400kPa)輸出電壓為128.10mV，靈敏度為0.31mV/kPa，線性度為0.38%F.S.，重復(fù)性為0.19%F.S.，遲滯為0.15%F.S.，準(zhǔn)確度為0.46%F.S.，在-40℃~150℃環(huán)境溫度下，靈敏度溫度系數(shù)為-0.099%/℃，相同條件下，硅膜厚度為47μm的E+E壓力傳感器，靈敏度可達(dá)到0.45mV/kPa。
MEMS技術(shù)納米多晶硅薄膜E+E壓力傳感器
實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計、制作的納米多晶硅薄膜E+E壓力傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對壓力的檢測，具有良好的壓敏特性和溫度特性，為E+E壓力傳感器在提高靈敏度和改善溫度特性方面的研究奠定基礎(chǔ)。
