一种基于MEMS技术的压力传感器芯片设计-王大军

膜片最好，方形次之9.由于方形几何形状对称，很的表面，掺杂浓度不仅影响压阻系数值，而且还影响容易进行晶体切割，且有研究表明在固定面积下，弹压阻系数随温度变化的剧烈程度.当扩散电阻表面掺性薄膜长宽比对理论输出的影响是当该比例为1：1杂浓度取1×108、1×102”m3,结深在3m左右时.~:2之间时可达最大理论值).所以它成为当今压电桥的零点输出值和灵敏度有较好的温度特性，相应力传感器工业中最常用的几何形状.本文的设计就方块电阻Rs的取值范围约为2503002/口.是方形压力传感器正方形芯片的截面如图2所3.2敏感电阻的确定示0.其中a是正方形弹性膜片的边长，h为弹性3.2.1敦感电阻Ro的值膜片的厚度，H为硅压力芯片的厚度b为开口孔径由于硅压阻式传感器对温度敏感，应尽量降低的大小，c为基座部分的宽度，A为设计芯片的边长.自加热产生的热量，桥臂电流一般不宜过大，为1mA左右，激励电压为5~10V,则Ro的值在K2量级，如激励电压取5V,则知Ro=5K2.3.2.2力敏电阻的宽度在确定扩散电阻表面掺杂浓度的情况下，电桥54.749输出的时间漂移同电流流过电阻时引起的自身发热有关，因此在满足系统布局的情况下，电阻条应当尽量宽.电阻单位面积的功耗为1：LPs=PRs亚广B图2压力传感器正方形芯片的截面图2硅压力传感器的输出灵敏度与弹性膜片有极大其中R=的关系，膜片越薄，平面尺寸越大，形变越大时则输兴，由上式知单位条宽的工作电流为出灵敏度越大，当形变很大时输出的非线性将受到台区(1)影响.综合考虑工艺条件的限制及非线性等因素的影响，目前国内加工的压阻式微型压力传感器芯片其中，I为流过电阻的电流，W为电阻宽度，L为电的整体边长一般为1000m~2000m,厚度约为阻条的长度200m~400m,弹性膜片的边长一般为500m-1一般单位表面积最大功耗为Pm=5×10~3000hm,膜厚为20m-40m.当采用S01厚度可达v/m2,当电阻条上有钝化膜时.影响散热，Pmx还10m以下.应更小.将Rs为2502-3002/口，P3=5×10-33敏感电阻条的设计hw/hm2代入7I9(1)式可求得：1m=0.129-0.141mA/m,又实际应用中电阻条上的电流为1~3mA,3.1设计时需要考虑的几个问题则求得电阻的宽度为7.094m~7.75m到21.183.1.1电阻条宽长致m-23.25m之间.综合考虑力敏电阻条长宽等平设计时要求各电阻条的宽长一致，其阻值取决面尺寸对掺杂均匀性的要求，以及传感器零点输出于掺杂的均匀性，当四个电阻的掺杂浓度和阻值一在此部分的影响，同时考虑到加工尺寸还受到工艺致时，电桥的零点输出电压小，热零点漂移和灵敏度水平的限制，压敏电阻条宽一般为5~20m,本设漂移小，这就要求做到掺杂一致.由于扩散的掺杂分计中取W=10m.布不易做到均匀，因此要求敏感电阻越接近越好，越3.2.3敏感电阻条的长度L短越好.在离子注入工艺条件下，同一个芯片上不同由长度L和电阻R的关系式：的桥臂的电阻注入不规则性很小，他们的电阻温度系数相同，所造成的零点输出随温度的变化及温漂R=R品房2K+k)(2)都相对较小山可以计算敏感电阻条的长度.式中K1为端头因子，3.1.2电桥设计成开环形式K1=0.35-0.65,K2是拐角因子，K2=05,n是常为了便于后道工序中的补偿和校正，电桥设计数当L2W1时，成开环形式，如图3所示，这样也有利于测量敏感电(3)阻的值。1=(尽2水-k3.1.3摻杂类型和摻杂浓度根据以上公式，若R=5K2,=2702/口，W本设计中敏感电阻条采用P型硅掺杂于N型硅=10m我们可算出：011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.htp://www.cnki.net