与CMOS工艺兼容的皮拉尼传感器研究.pdfVIP

第26卷 第 1期 传 感 技 术 学 报 Vo1．26 No．1 2013年 1月 CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS Jan。2013 TheResearch oftheCM OS-CompatiblePiraniSensor WANGJiaqi ，TANGZhen’an (InstituteofSemiconductorTechnology，CollegeofElectronicScienceandTechnology，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116024，China) Abstract：ThePiranisensoriswidelyused in rough vacuum measurement．ThispaperrepotsaPiranisensor fabricatedinastandardCMOSprocessbasedonthePiranisensorfabricatedbyMEMStechnology．Thetungstenmi— crohotplateisadoptedasthesensorycomponentandtheconstantcurrentcircuitisusedtobiasthetungstenmicro— hotplatetomeasurethe gaspressure．The sensorfabricatedwith the0．5 Ixm standard CMOS processshowsa responsetothegaspressurefrom 10一Pato10 Pa．Whatismore，ithasthelinearresponsetothegaspressurein therangerfom 1Pato100 Pa． Keywords：Piranisensor；CMOStechnology；MEMS；microhotplate EEACC：7230M ；2575F doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．01．007 与 CMOS工艺兼容的皮拉尼传感器研究水 汪家奇 ，唐祯安 (大连理工大学半导体技术学院，电子科学与技术学院，辽宁 大连 116024) 摘 要 ：皮拉尼传感器广泛用于l0Pa～1o Pa的粗真空测量。本文在基于MEMS工艺的皮拉尼传感器的基础上研制了一 款与标准CMOS工艺兼容的皮拉尼传感器。它采用钨微热板作为敏感元件，工作在恒电流模式下。该传感器利用0．5 m标 准CMOS工艺加工，对 1O Pa～10Pa的气压有响应，尤其对 1Pa～100Pa气压具有线性响应。 关键词 ：皮拉尼传感器；CMOS．I=艺；MEMS；微热板 中图分类号：TP212．1 文献标识码 ：A 文章编号：1004—1699(2013)01—0031—03 真空传感器是真空科学研究与真空测试技术中 的气压有响应，对 1Pa～100Pa气压具有线性响应。 的重要器件 。皮拉尼传感器广泛用于 10Pa～10 1 传感器设计及Jjn-r Pa的粗真空的测量 ¨j。它包含暴露于被测气体环 境之中的加热体，它被流经的电流所加热，被周围的 皮拉尼传感器以微热板为敏感元件，其加热电 气体散热所冷却。如果气压降低，气体散热减少，因 阻的材料是传感器设计的关键，它决定了皮拉尼传 此在加热电流恒定的情况下，加热体的温度就会上 感器的功耗，灵敏度 ，长期稳定性等参数。加热电阻 升，反之亦然 。通常加热体 的电阻是温度 的函 通常的材料有多晶硅l，掺杂硅 J，金属[9-10](包括 数，并且要求其温度系数较大，通过测量加热体两端 铝，铂等)，纳米管… 等，需要结合工艺与应用条件 的电压及流经的电流，就可以计算得到加热体的电 来选择