具有高灵敏度的低量程多孔硅压力传感器研究

项目提出研制基于多孔硅材料的MEMS压阻式压力传感器。项目研究过程中，优化了多孔硅的制备条件，包括薄膜、厚膜多孔硅及不同多孔硅/硅复合膜结构。发展了一项与硅MEMS工艺相兼容的多孔硅图形化技术。系统探索了多孔硅MEMS压力传感器芯片研制过程中的关键工艺参数，如压敏电阻制备条件、多孔硅/硅复合感压膜厚度和均匀性控制、玻璃上导气孔加工工艺、阳极键合封接工艺及工艺整合。.研制的基于多孔硅材料的MEMS压阻式压力传感器芯片，采用多孔硅/硅复合平膜作为感压膜结构，分别测试了芯片的静态特性和温度特性（25℃，100℃，150℃）。在量程为100kPa时，灵敏度可以达到0.8mV/kPa，且线性度非常好，非线性最小为0.032%。芯片在100℃甚至150℃温度下，相对于25℃常温工作条件，零点和灵敏度的温度漂移很小，150℃时零点和灵敏度漂移系数分别可以达到0.015%/℃和-0.021%/℃。.从项目取得的研究结果来看，针对低量程应用的MEMS压力传感器芯片，采用多孔硅/硅复合平膜结构可以实现100kPa量程应用，通过进一步改变复合膜厚度，可以实现10kPa工作量程，由此避免了采用岛膜或梁岛膜复合结构研制低压量程芯片的工艺复杂性，同时有助于进一步实现批量化降低成本。.项目中发展的多孔硅材料的制备及与硅MEMS器件的工艺整合技术，有助于促进多孔硅材料在MEMS领域的相关应用。项目中研制的多孔硅MEMS压阻式压力传感器芯片，有望实现低量程（10kPa-100kPa）压力检测领域的实用化。项目后续发展思路是推进芯片的市场化进程。