高温压力传感器的研制与计算机模拟

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高温压力传感器因其特殊的应用环境而日益受到人们的重视。在石油,化工,冶金,航空航天等领域,对高温环境下的压力测试是必要的。多晶硅高温压力传感器和SOI高温压力传感器是目前传感器市场上,用于在高温压力测量领域中替代普通扩散硅压力传感器的理想产品。本文论述了一种新型多晶硅-AlN薄膜高温压力传感器的研制,它综合考虑了多晶硅高温压力传感器和SOI高温压力传感器的优点,并结合了MEMS制作工艺技术。其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用氮化铝进行绝缘隔离。氮化铝与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好。又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力传感器的电桥散热特别有利,可解决压力传感器启动时的零点时漂。由于无p-n结,力敏电阻无反向漏电,依此制造的压力传感器的特性好(零点电漂移及热漂移小、非线性小)。力敏电阻条由多晶硅构成。利用Al诱导退火能使溅射得到的非晶硅在600℃时转化成为多晶硅。利用湿法刻蚀电阻图形,并采用各向异性腐蚀技术制作硅杯,最后使用PbO-ZnO-B2O3低温玻璃封接技术进行封接。多晶硅-AlN薄膜结构的压力传感器制作工艺与传统的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。此外,利用工程上较为流行的软件ANSYS对高温压力传感器进行了模拟,得出其在高温环境下工作时的温度分布情况。比较了AlN, 2 SiO与2 3 Al O分别作为绝缘散热层时模型的温度分布,并且比较了散热层不同厚度时力敏电阻中心点的温度。
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