大气压力传感器的设计与制造

大气压力传感器在工业生产、气象预报、气候分析、环境监测、航空航天等方面发挥着不可替代的作用。传统的压力传感器一般为机械式，体积较大，不利于微型化和集成化。利用MEMS该技术不仅能解决上述缺点，而且能大大降低成本，而且性能更好。如今基于MEMS压力传感器广泛应用于压力阻力和电容式两类，压力阻力压力传感器线性好，但精度一般，温度漂移大，一致性差；电容压力传感器精度高，温度漂移小，芯片结构更好，但线性差，易受寄生电容的影响。目前MEMS电容式压力传感器多用于过压测量，气象压力测量少，价格昂贵。为此，本文开发了一种高性能、低成本的微型电容气象压力传感器，整个过程简单标准，膜材料选择单晶硅，采用接触结构，使用阳极键形成真空腔，最由KOH硅膜形成各向异性腐蚀和深度腐蚀。试验结果表明，该传感器适用于气象压力测量。

大气压力传感器的设计和制造
敏感膜是大气压力传感器的核心部件，其材料、尺寸和厚度决定了传感器的性能。
目前，敏感膜材料主要与p型硅混合，Si3N4.单晶硅等。这些材料各有优缺点，其选择与目标要求和具体工艺有关。硅膜不破坏晶格，具有优异的机械性能。适用于阳极键空腔。从简化工艺的目的出发，选择硅膜。
使用有限元分析软件ANSYS模拟接触式结构的薄膜工作状态。Si，膜的形状为正方形，边长10000 μm，膜厚5 μm，极板间距10 μm。在1.01105Pa在大气压力下，膜的中央接触部分和四个角基本不受应力影响，四个角的中央应力最大为1.07 MPa，屈服应力7小于硅 MPa。