MEMS加工工艺技术详解

本文重点描述运用MEMS微机械加工工艺技术设计、加工、生产胎压传感器IC芯片，即通过微机械加工工艺制作出低成本各参数指标和使用性能可与国外同类产品竞争的胎压传感器IC芯片，为国内诸多TPMS厂商配套，逐步已优越的性价比为国际厂商提供芯片。

结构原理

芯片设计采用了单岛膜结构，下图为产品的单岛膜结构（又称为E型硅杯结构）的剖视和底视示意图。相当于一个周边固支的平膜片结构（俗称C型结构）的膜片中心有一个厚硬心岛。通过计算和实验，芯片的抗过载和抗振动能力，同时也扩大并提高量程品种及延长使用寿命，E型硅杯原理结构如图1、2所示。

在产品技术设计上兼顾了传感器参数指标的通用性，便于芯片应用拓展至汽车发动机电喷系统的歧管压力传感器。避免造成其参数的非专业性配套，其温度系数偏高、过载能力低、灵敏度参数分散等问题;芯片的衬底浓度远大于103，使电桥电阻值高，降低功耗，延长供电电池使用寿命。

根据设计计算，得出芯片版图设计E型硅杯结构为2.4×2.4mm，大膜半径R为0.8mm，中心岛半径ro为0.4mm，电阻条宽度为4mm，长度为80mm，设计为20个方电阻，电阻形状为单条形，为减小端头影响及误差，电阻用淡硼掺杂形成、方电阻250欧，端头用浓硼短路、方电阻为10欧，实用光刻版还应考虑到组桥时浓硼引出附加电阻的对准性对平衡的影响等版图设计技巧。

数学模型与分析

半径为R的同平膜片的中心最大挠度为：

实现工艺要点