ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ С РАСШИРЕННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ДИАПАЗОНОМ ИЗМЕРЕНИЙ

Абдуллин Фархад Анвярович, инженер-конструктор, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10), farhad_58@mail.ru
Пауткин Валерий Евгеньевич, кандидат технических наук, главный специалист, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10), info@niifi.ru

681.586'325'773

Актуальность и цели. Рассмотрены кремниевые пьезорезистивные МЭМС-акселерометры, их достъоинства и недостатки. Объектом исследования являются конструкции чувствительных элементов (ЧЭ) пьезорезистивных микромеханических датчиков. Целью работы является анализ технологических особенностей формирования ЧЭ кремниевых пьезорезистивных акселерометров.
Материалы и методы. Использован системный подход к рассмотрению технологических особенностей и материалов при формировании ЧЭ пьезорезистивных акселерометров.
Результаты. Предлагается применение в конструкциях ЧЭ новых материалов и структур, таких как карбид кремния и «кремний – диэлектрик – кремний», а также использование измерительной схемы из поликристаллического кремния.
Выводы. Использование предложенных вариантов конструктивно-технологических решений позволит создавать микромеханические акселерометры с улучшенными выходными параметрами.

Ключевые слова

микромеханический акселерометр, пьезорезистивный акселерометр, чувствительный элемент, монокремний, поликремний, технология МЭМС.

 Скачать статью в формате PDF

1. Фрайден, Дж. Современные датчики. Справочник / Дж. Фрайден. – М. : Техносфера, 2005. – 592 с.
2. Баринов, И. Н. Использование тензорезисторов меза-типа в датчиках давления для систем управления и контроля / И. Н. Баринов, В. С. Волков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2013. – № 1 (3). – С. 9–15.
3. Волков, В. С. Компенсация температурной погрешности чувствительности высокотемпературных полупроводниковых датчиков давления / В. С. Волков, И. Н. Баринов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2013. – № 1 (3). – С. 30–36.
4. Баринов, И. Н. Высокотемпературные тензорезистивные датчики давлений на основе карбида кремния. Состояние разработок и тенденции развития / И. Н. Баринов // Компоненты и технологии. – 2010. – № 8. – С. 64–71.
5. Анализ преимуществ, перспектив применений и технологий производства структур КНИ : препринт ИТЭФ 27–00 / А. Л. Суворов, Ю. А. Чаплыгин, С. П. Тимошенков, Е. П. Прокопьев. – М., 2000. – 51 с.
6. Makoto Ishida. SOI sensors and epitaxial MEMS // J. Indian Inst. Sci. – 2001. – Nov. – Dec. – Vol. 81. – Р. 619–626.
7. Расчет параметров тестовой структуры МЭМС-акселерометра, изготовленного с использованием КНИ-пластин / И. В. Годовицын, Д. А. Сайкин, Р. А. Федоров, В. В. Амеличев, П. П. Мальцев // Нано- и микросистемная техника. – 2009. – № 12. – С. 39–45.
8. Chia-Pao Hsu. Implementation of a gap-closing differential capacitive sensing Z-axis accelerometer on an SOI wafer / Chia-Pao Hsu, Ming-Chuen Yip and Weileun Fang // J. Micromech. Microeng. – 2009.–Vol.19.–P.1–7.
9. Зи С. Физика полупроводниковых приборов : в 2-х кн. ; пер. с англ. – 2-е перераб. и доп. изд. / С. Зи. – М. : Мир, 1984. – Кн. 1. – 456 с.
10. Saddow, S. E. Advances in Silicon Carbide. Processing and Applications / Stephen E. Saddow, Anant Agarwal. – Artech House, Inc., 2004. – Р. 435.
11. Voican, C. Design considerations 6H-SIC piezoresistive accelerometers / Cristiana Voican,
Constantin D. Stanescu // Fascicle of Management and Technological Engineering. – 2007. – Vol. VI (XVI). – Р. 792–796.
12. Nieva, P. M. New Trends on MEMS Sensor Technology for Harsh Environment Applications / Patricia M. Nieva // Sensors & Transducers Journal. – 2007. – Special Issue – October. – P. 10–20.
13. Патент 2504866 Российская Федерация, МПК H01L29/84. Интегральный тензопреобразователь ускорения / Пауткин В. Е. – № 2012122850/28 ; заявл. 01.06.2012 ; опубл.20.01.2014, Бюл. № 2.