MEMS气体压力传感器的设计与封装研究 开题报告专业 .pdfVIP

开题报告

MEMS气体压力传感器的设计与封装研究

学生姓名：

专业班级：机械

学号：

指导老师：

论文题目MEMS气体压力传感器的设计与封装研究

国家及科研项目省级科研项目

论文选题来源

市校级科研项目√自选项目

本课题研究的目的，对国民经济或学术上的价值和意义，国内外研究现状及发展趋势：

本课题的总体目标是在MEMS气体压力传感器设计和封装等方面取得一定具有实际应用

价值的研究成果，形成有特色的研究体系。通过对硅压阻压力传感芯片的一系列研究，为

MEMS气体压力传感器的设计、封装和应用提供重要的依据。

一、研究目的

MEMS(Microelectric-mechanicalSystems)即微机电系统，是在集成电路生产技术和专用的

微机电加工技术的基础上发展起来的高新技术。完整的MEMS一般是由微传感器、微执行器、

信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统，其中微传感器

用于感知外界信息，如力学、热学、光学、电磁学、化学等信号，微执行器用于控制对象,MEMS

系统的尺寸通常在微米和毫米量级。MEMS技术是对传统机械加工技术的一种革新，MEMS

器件可以做的很小，集成度很高，可以批量生产，大大降低了机电系统的成本，可以工作在

很多微小尺寸的场合；也可以嵌入大尺寸机电系统中，极大的提高系统的自动化、集成化、

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智能化以及可靠性水平。MEMS类传感器是近年来广泛应用的一类传感器。与传统的各种

类型的传感器相比，MEMS传感器具有体积小、重量轻、耗能低、惯性小、可靠性高、响应

时间短等优点。另外，由于应用了十分成熟的集成电路技术和硅微加工工艺，可以制造出高

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集成度、高可靠性、稳定性的传感器，适合大批量生产，大幅降低传感器的生产成本。MEMS

类传感器在航空、航天、汽车电子、生物、医疗、环境监测、工业自动化、军事等几乎人们

接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

二、价值和意义

传感器技术是现代科学技术发展水平的重要标志，它与通信技术、计算机技术构成现代

信息产业的三大支柱。在各种传感器中，压力传感器是应用最为广泛的一种。但目前使用的

硅压力传感器主要是扩散硅压力传感器，其应变电桥采用P型扩散电阻，而应变膜是N型硅

衬底，两者之间是自然的pn结隔离。当工作温度超过1200℃，应变电阻与衬底间的PN结漏

电加剧，使传感器特性严重恶化以至失效，因而不能在较高温度环境下进行压力测量。而石

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油、汽车、航天等领域的使用要求，使高温压力传感器的研究成为必然。

随着新材料、新工艺的不断出现，人们提出了多种高温压力传感器结构。目前已经研制

出多晶硅压力传感器、SOI单晶硅压力传感器、SIC压力传感器、SOS(SilicononSapphire)蓝

宝石上硅压力传感器、石英压力传感器、溅射合金薄膜压力传感器、陶瓷厚膜压力传感器和

[4]

光纤压力传感器等。多晶硅是半导体集成电路中广泛应用的薄膜材料。它的物理和化学性质

通常取决于薄膜的结构(如晶粒的尺寸)和掺杂的类型与浓度。80年代后期，基于多晶硅较大

的压阻系数和良好的温度特性，有人提出了多晶硅高温压力传感器。多晶硅压力传感器以

SiO介质隔离代替PN结隔离，减小了器件在高温下的漏电，从而提高了传感器的工作温度。

2

多晶硅的应变因子较大，因而传感器灵敏度高。多晶硅薄膜工艺成熟，传感器制作工艺为半

导