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新型绝缘硅工艺单片电容性绝对值和差动值压力测量传感器

2021-06-14 来源:爱问旅游网
新型绝缘硅工艺单片电容性绝对值和差动值压力测量传感器 摘要 目前,新型单片电容性压力传感器被人熟知。传感器根据客户需要以15级绝缘硅工艺制造。此制程主要为传感器设计提供提供灵活的支持,绝对和差动压力使简单安排适当的传感器封装成为可能。测量灵敏度和跨度能够在非常大的范围内通过设置一个简单的设计参数来调整。 为了改进传感器在温度升高和允许不必掺杂的高温后期处理时的稳定性请注意避免P-N结的形成。当前设计允许实现普通的P沟道CMOS后期处理。灵敏的为2mV/kPa,在180kPa(2%)的跨度和25kHz带宽的范围内借助于CMOS开关电容ASCI开发和实现。为了使ASCI性能尽可能少的依赖CMOS制程和晶体管参数变化应着重关注不良的晶体管基板一致性。此外,目前工艺下通过减少和传感器并联连接的寄生电容来实现稳定性能电路的设计。额外的模拟信号处理能够实现上述扩展时的准确度。此类传感器的应用包括医用设备如血压计和呼吸机等需要高可靠性和高生物适应性的领域。 1. 入门

集成压力传感器在十年半之前就在商业应用中出现,并且一直到汽车、航天、工业和生物医学应用中的出现[1-4]。大多数此类系统的功能都基于压电效应。首先,压电效应传感器不需要构造密封谐振腔。这一事实简化了传感器的制造,能够延伸既定尺寸并且表面微机械加工工艺能够被用于释放弹性硅薄膜。第二,在此硅薄膜上能够通过标准CMOS制程制造压敏电阻器。然而,压敏电阻传感器遭受严重的压电电阻率温度不稳定性和电阻温度失配[9-11]。更进一步关系到压电传感器基本原理包括重复性误差和高功率消耗。电容式压力传感器克服了此类缺点展现了卓越的温度稳定性,重复性和超低功耗[12]。不幸的是,此类传感器需要密封的空腔和一对绝缘导线。尽管一系列的表面微机械加工工艺可以实现密封空腔的制造,它们中的一些器件和标准CMOS制造制程相结合实现集成微系统。由于CMOS预处理,传感器制造必须在低温等级下。另一方面由于CMOS后期处理,传感器件必须能够承受高温加工步骤。有效结合IC和传感器步骤仅需要很少的制程。总之,单片集成传感器和IC几乎是必须的。

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