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2021-12-11
多晶硅电阻膜的准确阻值
此外，与单晶硅压阻相比，多晶硅压阻膜可以在不同的材料衬底上制作，如在介电体（SiO2、Si3N4）上。其制备过程与常规半导体工艺兼容，且无PN结隔离问题，因而适合更高工作温度（t≥200℃）场合使用。在相同工作温度下，多晶硅压阻膜与单晶硅压阻膜相比，可更有效地抑制温度漂移，有利于长期稳定性的实现。多晶硅电阻膜的准确阻值可以通过光刻手段获得。 综上所述，多晶硅膜具有较宽的工作温度范围（-60~+300℃），可调的电阻率特性、可调的温度系数、较高的应变灵敏系数及能达到准确调整阻值的特点。所以在研制微传感器和微执行器时，利用多晶硅膜这些电学特性，有时比只用单晶硅更有价值。例如，利用机械性能优异的单晶硅制作感压膜片，在其上覆盖一层介质膜SiO2，再在SiO2上淀积一层多晶硅压阻膜。这种混合结构的微型前室压力传感器生产厂家，发挥了单晶硅和多晶硅材料各自的优势，其工作高温至少可达200℃，甚至300℃；低温为-60℃。
硅
三、硅-蓝宝石 硅-蓝宝石材料是通过外延生长技术将硅晶体生长在蓝宝石（α-Al2O3）衬底上形成的。硅晶体可以认为是蓝宝石的延伸部分，二者构成硅-蓝宝石SOS晶片。蓝宝石材料为绝缘体，在其上面淀积的每一个电阻，其电性能是完全独立的。这不仅能消除因PN结泄漏而产生的漂移，还能提供很高的应变效应和高温（≥300℃）环境下的工作稳定性。蓝宝石材料的迟滞和蠕变小到可以忽略不计的程度，因而具有的重复性；蓝宝石又是一种惰性材料，化学稳定性好，耐腐蚀，抗辐射能力强；蓝宝石的机械强度高。 综上所述，充分利用硅-蓝宝石的特点，可以制作出具有耐高温、耐腐蚀及抗辐射等优越性能的传感器和电路；但要获得精度高、的指标，还必须解决好整体结构中材料之间的热匹配性，否则难以达到预期的目标。由于硅-蓝宝石材料又脆又硬，其硬度仅次于金刚石，制作工艺技术比较复杂。
硅单芯片为衬底的SiC薄膜
五、SiC薄膜材料 SiC是另一种在特殊环境下使用的化合物半导体。它由碳原子和硅原子组成。利用离子注入掺杂技术将碳原子注入单晶硅内，便可获得的立方体结构的SiC。随着掺杂浓度的差异得到的晶体结构不同，可表示为β-SiC。β表示不同形态的晶体结构。用离子注入法得到的SiC材料，自身的物理、化学及电学特性优异，表现出高强度、大刚度、内部残余应力很低、化学惰性极强、较宽的禁带宽度（近乎硅的1-2倍）及较高的压阻系数的特性；因此，SiC材料能在高温下耐腐蚀、抗辐射，并具有稳定的电学性质。非常适合在高温、恶劣环境下工作的微机电选择使用。 由于SiC单晶体材料成本高，硬度大及加工难度大，所以硅单晶片为衬底的SiC薄膜就成为研究和使用的理想选择。通过离子注入，化学气相淀积（VCD）等技术，将其制在Si衬底上或者绝缘体衬底（SiCOI）上，供设计者选用。例如航空发动机、火箭、及等耐热腔体及其表面部位的压力测量，便可选用以绝缘体为衬底的SiC薄膜，作为感压元件（膜片），并制成高温压力微传感器，实现上述场合的压力测量。测压时的工作温度可达到600℃以上。
