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高溫E+E壓力傳感器設(shè)計(jì)與工藝實(shí)驗(yàn)研究
高溫惡劣條件下的壓力測(cè)量正逐步受到人們的重視。是zui有希望應(yīng)用于這方面的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料。它具有耐高溫、耐壓高和抗輻射的特點(diǎn)，特別適用于制作高溫E+E壓力傳感器。國(guó)外已經(jīng)有眾多團(tuán)隊(duì)展開(kāi)了研究，制作了光學(xué)式、電容式和壓阻式的SiCE+E壓力傳感器。

高溫E+E壓力傳感器設(shè)計(jì)與工藝實(shí)驗(yàn)研究
E+E壓力傳感器的輸出特性受溫度影響很大,把任意溫度下傳感器的特性都標(biāo)定出來(lái)是不可能的,可以用數(shù)據(jù)擬合的方法在已測(cè)定溫度特性曲線的基礎(chǔ)上得到所需溫度的E+EE+EE+E壓力傳感器輸出特性。提出一種采用分段擬合的方法對(duì)E+E壓力傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,通過(guò)在實(shí)際中的應(yīng)用證明,這種方法可以顯著提高擬合數(shù)據(jù)的精確性和簡(jiǎn)便性。E+E壓力傳感器是基于MEMS技術(shù)的小型化、低功耗、低成本、高準(zhǔn)確度的壓力測(cè)量器件,廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域。本文首先介紹了壓阻式、電容式和諧振式E+E壓力傳感器的工作原理,然后研究了三種E+E壓力傳感器的關(guān)鍵技術(shù),并針對(duì)應(yīng)用做了簡(jiǎn)要分析,zui后給出了MEMSE+E壓力傳感器研究方面的幾點(diǎn)建議。在以上背景下，本文致力于研究目標(biāo)工作溫度達(dá)400℃的6H-SiC壓阻式高溫E+E壓力傳感器，主要內(nèi)容包括傳感器芯片設(shè)計(jì)與關(guān)鍵工藝實(shí)驗(yàn)。論文首先綜述了國(guó)外SiCE+E壓力傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了壓阻式的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)壓阻式E+E壓力傳感器原理和6H-SiC的材料特性，進(jìn)行了敏感膜片和敏感壓阻的設(shè)計(jì)。由傳感器芯片結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了工藝流程、芯片封裝方式和光刻版版圖。利用ANSYS對(duì)封裝基體與SiC芯片的熱應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算分析。 論文深入探索了SiC的關(guān)鍵工藝，包括外延、刻蝕和歐姆接觸，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。高溫薄膜E+E壓力傳感器可用于液氫、液氮、液氧等低溫環(huán)境的壓力測(cè)量,目前國(guó)內(nèi)外高溫E+E壓力傳感器產(chǎn)品的工作溫度zui低為-200℃.文中主要介紹了對(duì)高溫薄膜E+E壓力傳感器的研究,外延采用用化學(xué)氣相沉積方法，得到了摻雜濃度為1.8×10~(18)cm~(-3)的n型外延層。SiC的體加工采取干法等離子體刻蝕，用RIE刻蝕80μm深的同時(shí)保證了刻蝕表面質(zhì)量，平均刻蝕速率為100nm/min。歐姆接觸用Ti/TiN/Pt的金屬層形成，通過(guò)Kelvin法測(cè)試比接觸阻率為8.42×10~(-4)Ωcm2。

高溫E+E壓力傳感器設(shè)計(jì)與工藝實(shí)驗(yàn)研究
通過(guò)薄膜E+E壓力傳感器設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)研究,成功研制出高溫薄膜E+E壓力傳感器,并在-253(液氫)～+60℃溫度環(huán)境下進(jìn)行E+E壓力傳感器靜態(tài)性能測(cè)試,結(jié)果表明傳感器性能指標(biāo)優(yōu)異,實(shí)現(xiàn)了高溫薄膜E+E壓力傳感器技術(shù)突破。