与CMOS兼容的传感器技术

论文摘要

压力传感器是应用极为广泛的一种传感器，集成化压阻式压力传感器的研究和开发拓宽了压力传感器的应用领域。目的是研究适用于集成化芯片系统的传感器技术，以获得适用于集成化芯片的低工作电压、低功耗、多功能微传感器结构，为以后集成化芯片系统的研究奠定必要的传感器器件基础。论文首先运用小挠度理论分析了薄板的应力分布情况。并且建立了圆形、方形、矩形等常用膜片的数学解析模型，结合压阻系数就得到了输出的解析表达式。借助这些数学模型可以设计弹性膜结构和确定敏电阻位置和方向。给出了压敏电阻设计的基本原则。介绍了传感器的关键加工技术。讨论了压力传感器加工工艺中的兼容性问题。结果表明，文中所设计的压力传感器的工艺方法是可行的，而且与集成电路工艺也是兼容的。采用有限元分析软件ANSYS对设计的正方形结构进行了仿真验证，得到了表征正方形结果特性的曲线，这些曲线可以直观地反映出正方形结构的应力分布情况和灵敏度特性，得到了较为满意的结果。

论文目录

第一章绪论

1.1 论文背景和意义

1.2 传感器的研究与发展

1.3 论文的主要工作及结构

第二章压力传感器的基本原理

2.1 半导体的压阻效应

2.1.1 n型硅中的压阻效应

2.1.2 p型硅中的压阻效应

2.2 任意晶向的压阻系数

2.3 平面应力场中电阻器的压阻效应

2.3.1 平面应力场中电阻器的压阻效应

2.3.1 扩散硅的压阻效应

2.4 本章小结

第三章压力传感器的芯片设计

3.1 压阻全桥原理及压敏电阻的设计

3.1.1 压阻全桥原理

3.1.2 压敏电阻的设计

3.2 应力的分析与数学计算

3.3 硅膜片上的压阻全桥设计

3.3.1 圆形膜片

3.3.2 方形膜片

3.3.3 矩形膜片

3.4 传感器加工工艺

3.4.1 薄膜技术

3.4.2 腐蚀技术

3.4.3 键合技术

3.5 工艺兼容性研究

3.5.1 腐蚀与刻蚀过程的兼容性

3.5.2 高温过程的兼容性

3.6 本章小节

第四章灵敏度特性分析

4.1 原理分析

4.1.1 应力到输出

4.1.2 压力到应力

4.2 应力分析以及灵敏度计算

4.2.1 ANSYS简介

4.3.2 模型建立

4.3.3 材料类型

4.3.4 网格划分

4.3.5 边界条件

4.3.6 负载定义

4.3.7 后处理

4.3.8 电阻率和灵敏度计算

4.3 结果分析

4.4 本章小节

第五章全文总结

致谢

参考文献

科研成果

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标签：兼容论文; 压力传感器论文; 绕度论文; 解析模型论文; 灵敏度论文;

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