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单晶硅压力传感器的制作原理及相关故障分析

浏览次数:93发布日期:2021-05-24
   单晶硅压力传感器用单晶硅材料做应变电阻,以一层SiO2薄膜将硅衬底与应变电阻层隔离,形成单晶硅SOI结构。其制作方法是用硅片直接键合减薄的单晶硅SOI材料,衬底为高电阻率P型单晶硅,然后对单晶硅进行高浓度扩散,并用等离子体干法刻蚀电阻条,用LPCVD法双面淀积Si3N4保护膜,背面光刻腐蚀窗口,各向异性腐蚀硅杯;最后光刻引线孔,并做多层金属化。上述步骤完成后,再对芯片进行静电封接、压焊、封装等后道工序。与多晶硅压力传感器相比,单晶硅做应变电阻材料,具有较高的灵敏度,单晶硅材料具有相同高的纵向和横向灵敏灵敏因子,有利于设计优良的压阻电桥,保证传感器有最大的输出;应变电阻与衬底之间用SiO2介质层隔离,减小了漏电流,显著提高了传感器的工作温度范围;由于Si与SiO2之间的直接键合,接触面很匹配,没有其它过滤层,避免了附加应力的产生,提高了传感器的电学与力学特性;同时单晶硅SOI传感器的制作工艺与传统的CMOS制作工艺兼容,易于实现集成化。所以这是一种性能理想的高温压力传感器。
  单晶硅压力传感器的相关故障处理说明:
  1.安装时应使压力变送器的压力敏感件轴向垂直于重力方向,如果受安装条件限制,应安装固定后调整单晶硅压力传感器零位到标准值。
  2.残存的压力释放不出来,因此传感器的零位又下不来。排除此原因的最佳方法是将传感器卸下,直接察看零位是否正常,如果零位正常更换密封圈再试。
  3.加压变送器输出不变化,再加压变送器输出突然变化,泄压变送器零位回不去。产生此现象的原因有可能是压力传感器密封圈引起的。
  4.是否符合供电要求;电源与变送器及负载设备之间有无接线错误。如果变送器接线端子上无电压或极性接反均可造成变送器无电压信号输出。
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