一、项目简介或项目背景: 高精度谐振式MEMS压力传感器由于其抗干扰能力强、性能稳定、响应快、精度高可批量生产等优点被广泛应用于航空航天、气象、地质、航海和工业检测等不同领域。目前国内所需高精度压力传感器大部分都依赖于进口,且精度优于0.01%FS的压力传感器完全依赖于进口。由于国外的技术封锁,这些高精度压力传感器报道稀少,难以获得其制备的关键技术,且价格昂贵,这对我国国防、航空航天的应用需求构成了较大的安全隐患和技术障碍。本项目旨在研究面向飞行器机载压力测试,大气数据系统,研究轻质量、高精度(优于0.02%FS)MEMS压力传感器的关键技术。为高精度MEMS压力传感器的应用、产品研发及产业化奠定坚实的基础,弥补了国内高精度压力传感器的空白。 二. 项目主要技术创新点: (1)使用ANSYS仿真软件辅助传感器结构设计,优选传感器总体方案,确定高精度谐振子结构尺寸。 (2)运用MEMS加工工艺制作传感器芯体结构以及单项工艺攻关和重复性研究,包括压力敏感膜工艺、谐振子刻蚀工艺、硅—硅键合工艺技术等关键工艺,其制备后传感器芯体结构如图2,3所示。 (3)研究高稳定性和高精度激励与检测方式,闭环驱动和检测电路设计与调试,同频干扰消除技术的研究等;真空封装结构设计与工艺,应力隔离设计与工艺等;谐振频率、品质因子、驱动幅值等的开环测试,温度补偿算法研究与实现。 三. 主要研究成果和应用情况 突破了高精度谐振式MEMS压力传感器制备的关键技术,开发了拥有自主只是产权的高精度压力传感器芯片,攻克深硅精确腐蚀、硅硅键合、高深宽比干法刻蚀和硅玻璃多层真空封装技术,突破了此类高精度微结构实现的技术壁垒,完成设计结构的批量精确成型。完成了传感器检测电路的硬件制备及检测分析,制备了传感器系统级可靠封装。 器件整体性能: l 器件尺:6mmX5mmX5mm l 器件量程:0-700kPa l 灵敏度:20Hz/kPa l 工作温度范围:-20℃~80℃ l 封装品质因子:≥20000 l 综合精度:优于0.02%FS