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多晶硅纳米膜作为一种新兴材料,在重掺杂条件下较普通多晶硅薄膜具有更优越的压阻特性,其在压力传感器中的应用却没有相关方面的研究报道。因此,本文在分析多晶硅纳米膜的电学及压阻特性的基础上,将多晶硅纳米膜应用于压力传感器的力敏元件上,并制作出多晶硅纳米膜压力传感器。 在传感器结构设计方面,利用有限元分析方法,借助ANSYS软件,对传感器弹性膜片的应变分布进行分析,由分析结果确定多晶硅压敏电阻在弹性膜片上的布局;并根据重掺杂条件下多晶硅纳米膜电阻率较高的情况设计出了正方形的“胖”型压敏电阻。在传感器制作过程中,利用低压化学气相淀积法在表面有二氧化硅的硅衬底上生长多晶硅纳米膜,光刻形成多晶硅压敏电阻后通过金属引线连接构成惠斯通电桥;硅片在各向异性腐蚀液中腐蚀形成硅杯结构,并与玻璃衬垫静电键合,最终制成多晶硅纳米膜压力传感器。利用实验室自行搭建的测试系统对多晶硅纳米膜压力传感器的静态性能进行初步测试,在5V恒压源激励下,0~0.6MPa量程范围内,传感器芯片输出灵敏度可达112.86mV/MPa,非线性度约0.1%FS。测试结果表明本文所研制出的多晶硅纳米膜压力传感器已初步达到设计要求。 课题涵盖器件模拟设计、制作及测试全过程,成功地实现了多晶硅纳米膜在力学量传感器中的应用。