第12卷 第1期 仪 器 仪
表
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学 报
1 9 9 1年 2月 CHINESE JOURN&L OF SCIENTIFIC INSTRUMENT
Vo1．12 № 1
Feb． 1 9 9 1
正方形膜片微压传感器
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
及各向异性腐蚀技术
张九惠 沈桂芬
(辽宁大学)
【提薹】 本文介绍了正方形膜片微压传感器的结 构，分析 了其设计思想。并就利用 正 方 形
膜片开发 的撤压传感器的灵敏度作了分析-与同尺寸 的圆形膜片 比较其灵敏度提高了 20 。最后
较详细的讨论 了微 压传感器研制 中关键 问题—— 各向异性腐蚀技术。
一
、 引 言
随着计算机科学的发展，对力敏元件提出了高灵敏度、微量程，低成本等一系列更高的
要求。我们采用各向异性腐蚀技术开发了正方形 膜片，并设计 了微压 力传感 器。设计指标
为；~ <1ooomm水柱高，精度
60mV} 桶 足设 计 时 输 出信 号 要 求。
圆形膜片的灵敏度( )日 求法与方形相同，取与方形膜片相同条件计算( )日 ，
其 =51．1mV。两者比较则有
( ) z ( ) l J I J日 (1 )
可见，方形膜片的灵敏度 比圆形膜片的灵敏度高出2o％，同时方形膜片还有配置容易，版图
设计简单 等优 点
四、微压传感器研制中的各向异性腐蚀技术( ]
为了满足微压传感器薄膜片的要求，我们采用了各向异性腐蚀技术制造了方形膜片，采
用此种技术有尺寸小、精度高、成本低等优点。
1、腐蚀机理 ：
单晶硅为金刚石结构晶体，由于原子排列的各向异性，各晶面上原子密度不同，使得腐
蚀速率也具有各向异性，通常在三个晶面上化学腐蚀速率(R)有如下关系
‘100’>R(ⅢI’>R(111) (16)
在微压传感器制造中 (1oo)面是最理想的晶面，若 在 (1OO)晶面上沿C011]和COTI~
方向开一个方形 (或矩形)窗口，当腐蚀 液 在 (1OO)面
上腐蚀晶体时，实际腐蚀得到的是一个形状为上宽下窄的
四棱台体。
如果正方形开口边长为 a，基片足够厚，腐蚀深度为
=÷(d一6)tga=0、708(口一6) (17)
若欲腐蚀出杯底边长为 6的四棱台，则可适当控制腐 圈5 f时刻后，得到膜片厚度 ^
蚀 时间， f时刻后的腐蚀深度
1
= (i㈣f=÷(d一6)tga (18)
‘
式中， ( 。oJ为腐蚀速度}剩下的膜片厚度为 ^=日一 。
如图 5所示。
2．腐蚀液的E比与腐蚀条件选取
我们采用了E．P．w腐蚀液即乙二胺，邻苯二酚，水
的三元腐蚀液，其配比为
NH2(CH2)NH2：C日H·(oH)2：H2O=250ml：40g：80ml
采用如图 6所示的石英玻璃制成的回流装置，用磁力
搅拌器搅拌，腐蚀出边缘整齐，表面出现镜面的膜片。我
们摸索了腐蚀速率R(f)的规律。结论t在一定温度下，
腐蚀速率随温度是线性变化。即一定温：度 下R(}) 是常 圈6 腐蚀装置凰
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仪 器 仪 表 学 报 第 l2卷
数。例如在95~C下， (})=1~m／minl 98。C下，R(f)：1．2~m／min。采用SiO：保护。
腐蚀得到的正方形膜片，侧壁光滑，底面平整，效果较好
由于扩散电阻是在膜片的背面做成，需要双面光刻，要注意严格对准。
五、结 束 语
制造微量程压力传感器采用正方形膜片设计及各向异性腐蚀技术，具有灵敏度高，工艺
简便，成本低 易于集成等优点是值得推广的。微压传感器的研制也是 目前难度较大，其应
甩的前景是可观的。我们的工作是初步的，尚有大量工作要做
参 考 文 献
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hill Book Co．，New York 2nd edn．(z959)
[2) 秦继 昌等，垒国传感器厦应 用学术会议
论文
政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载
集，(1984) ．
[3] 鲍敏抗，半导体敏感器件， (1984)， P 51~54
[4] K_M Fi e and D．L．Klein．J．Elecfrochem， Soc．Vo1．i14， No．9， (19~7)，P．965～
97O
The Design and Analysis of Minute Presure
Sensor of Square Diaphragm Type and the
Technology of Anisotropic Corrosion
Zhaag， Jio—hui Shen, Gui一[en
(Liaoning UKvvrsHy)
ABSTRACT； In this paper， the construction of minute pressure sensor of a
square diaphragm is introduced and the designing ideas have been analysed·
The sensitivity of square diaphragm has also been analysed- Its sensitivity
is found to he 20％ highe r than that of the round diaphragm of the same
size．
Finally。 the key technique in the development of the minule Ptessute sens-
or i． e． anisolropic corrosion technique is discussed in detail．
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