各向异性腐蚀技术研究与分析

各向异性腐蚀技术研究与分析!

沈桂芬"吴春瑜"姚朋军"杨学昌"刘兴辉"吕品"高嵩

#辽宁大学物理系沈阳$%%%$&’

摘要(本文详细分析了用各向异性腐蚀技术形成的压阻式压力传感器硅杯的几种腐蚀方法"根据实验提出了它们的优缺点"介绍了几种各向异性蚀的自致停止法和腐蚀中削角的补偿方法"对制造微量程)高灵敏度的压力传感器有一定的指导意义*

关键词(各向异性腐蚀+硅杯+自致停止技术

中国分类法(,-$%.*/文献标识码(0文章编号(

1%%231&44#5%%1’%13%12%3%/6前言

压阻式半导体压力传感器是上世纪7%年代迅速发展起来的一种新型测试器件*4%年代以后随着集成电路的发展"半导体力敏元件的发展极为迅速*目前"已使用集成电路技术将电子补偿线路)计算电路连同电阻和温度补偿电阻一起集成在一个硅片上"为力敏器件的微型化)数字化)高精度化开辟了广阔的前景"使工业自动化仪表及其在航空)宇航)化工)医疗等领域的应用进入一个崭新时期*

8硅杯及硅杯原理

硅杯是压阻式压力传感器的核心*美国的9:::首先报道了日本采用各向异性腐蚀技术研制了各种型号的硅杯式压力传感器"并提出用这种技术生产的硅杯式压力传感器的产品具有体积小)重量轻)灵敏度高)稳定性好)一致性好)成本低)易于集成等优点*

压阻式力敏器件的设计是利用硅膜片上条形扩散电阻随纵向应力和横向应力之差的变化产生了电阻的相对变化"即;<=<>?#@A B @C

’*所以压力差越大"器件的灵敏度越高*由于圆形膜片和方形膜片应力差的最大值在其边缘"

所以电阻常设计在膜片的边缘上"而矩形杯的力敏电阻常设计在长方形中央附近*

通过圆膜)方形膜)矩形膜的应力比较发现(方形膜和矩形膜上应力差比圆形膜应力差更大"灵敏度更高"特别是矩形膜在膜片中央应力差变化缓慢"也是制造力敏电阻的理想区

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所以使用方杯)矩形杯是制造微量程)高灵敏度压阻式压力传感器的最佳选择*而方杯和矩形杯无法用机械方法形成"只能利用各向异性腐蚀技术形成*此外此种硅杯压力传感器还有量程广)线性好)频率特性好)滞后小)功耗和体积小等优点*

F 各向异性腐蚀技术

单晶硅片在其不同方向上对某些腐蚀液具有各向异性"常用的有G #1%%’H G #11%’H G 5%%1年&月传感技术学报第5期

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