蘇州珈途傳感技術(shù)有限公司
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閱讀：24發(fā)布時(shí)間：2025-3-3
壓力傳感器的原理是在單面接觸電容壓力傳感器的基礎(chǔ)上。其工作原理：當(dāng)傳感器的壓力膜片（即橫梁）非常靠近基板時(shí)，膜片壓在基板上，與基板接觸并改變壓力后，通過改變接觸面積的大小來改變電容。
一、設(shè)計(jì)方案
雙面接觸電容式壓力傳感器的電容由兩部分組成。一種是當(dāng)梁被壓縮但尚未與基板上的絕緣層接觸時(shí)形成的電容。這個(gè)電容和傳統(tǒng)的電容式壓力傳感器類似，一部分只占接觸式電容式壓力傳感器電容的一小部分，就是接觸后形成的電容，這部分電容就是需要的電容并且是占主導(dǎo)地位的，比較常用的是國產(chǎn)的，比如三環(huán)電容，風(fēng)華電容等。是品牌電容，也可以選擇中國臺灣國巨電容電容（即國巨電容）作為選用電容。隨著壓力的增加，梁和基板之間的接觸面積增加，梁和基板之間的非接觸面積減小。最初，電容主要由非接觸部分提供。隨著壓力的增加，梁開始接觸基板的絕緣層后，非接觸部分提供的電容逐漸增加到接觸部分提供的電容面積與接觸面積成比例增加。由于絕緣層非常薄，因此在梁開始接觸基板上的絕緣層后，接觸區(qū)域提供的電容變得占主導(dǎo)地位。
二、工藝流程
雙面接觸電容式壓力傳感器由三片硅片（兩片B片相同）組成，通過硅熔合鍵合。首先，接合晶片A的正面和背面。蝕刻兩個(gè)相同尺寸的溝槽作為傳感器的真空室，然后在兩個(gè)大溝槽上沉積一層二氧化硅作為絕緣層，晶圓 A 用作傳感器的公共底部。雙面接觸電容式壓力傳感器的電極，然后將兩個(gè)擴(kuò)散有濃縮固體硼的晶體B通過熔合鍵合到晶片A的正反兩面，最外層的高濃度摻雜層被蝕刻。進(jìn)行離子刻蝕，通過自停止刻蝕的方法去除低濃度摻雜層，得到最里面的高濃度摻雜層，作為傳感器的上電極。晶圓 A 和 B 可以使用圓形、方形和矩形薄膜，但在此設(shè)計(jì)中使用圓形薄膜。
三、相關(guān)流程
為獲得良好的鍵合效果，在晶體鍵合前應(yīng)對三片晶圓表面進(jìn)行處理。水晶B尤其需要機(jī)械拋光。如果重?fù)诫s硼晶體過高，晶體表面的內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致晶體彎曲，表面不平整，內(nèi)部往往會困住氣泡，起不到鍵合效果。為獲得良好的附著力，表面應(yīng)盡可能光滑平整。貼合時(shí)先貼合晶體的邊緣，但如果在空氣中進(jìn)行貼合，則空氣殘留在晶體中心，這些殘留的氣泡在高溫下膨脹，導(dǎo)致晶體剝落。兩個(gè)水晶。解決這個(gè)問題的方法是在真空中粘合或同時(shí)在另一側(cè)擴(kuò)散硼以減少彎曲。
對于電容式壓力傳感器，必須精確控制硅梁的擴(kuò)散厚度。 P+高摻雜自?？涛g和PN結(jié)自?？涛g控制擴(kuò)散精度。當(dāng)硅中硼濃度超過1019時(shí)，主要采用P+重?fù)诫s自停止刻蝕，大大降低了硅刻蝕速率。這就是各向異性蝕刻的特點(diǎn)。各向異性蝕刻與晶體取向和摻雜濃度有關(guān)。腐蝕速率高度依賴于晶體取向，蝕刻該晶體取向的晶體產(chǎn)生V形凹槽，蝕刻晶體產(chǎn)生U形凹槽。晶體的腐蝕速率取決于三個(gè)因素：晶體類型、溶液濃度和腐蝕速率比為 100:1。腐蝕速率對溫度非常敏感，應(yīng)注意控制腐蝕溶液的溫度。溶液濃度也會影響腐蝕速率，但不是線性的。腐蝕速率在約 10°C 時(shí)達(dá)到值，并隨著溶液濃度的逐漸增加而逐漸降低。
因此從工藝流程來看，制造成本與單面接觸電容式壓力傳感器相當(dāng)，器件體積并沒有相應(yīng)增加。它具有單面接觸電容式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)。它具有低溫漂、高靈敏度、低環(huán)境影響、不受分布電容影響。對于相同尺寸的器件，雙面接觸式電容壓力傳感器的電容和靈敏度是單面接觸式電容壓力傳感器的1倍。
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