國(guó)內(nèi)傳感器技術(shù)的發(fā)展方向:
(1)平面工藝。
六五開(kāi)發(fā)擴(kuò)散硅敏傳感器時(shí),用10mmX10mm的硅片單獨(dú)擴(kuò)散,用硅杯研磨。
七五攻關(guān)解決了2寸硅片芯片制備工藝,擴(kuò)散工藝制備阻力桿,研發(fā)出硅杯拋光專(zhuān)用設(shè)備。
八五攻關(guān)解決了三寸硅片芯片制備工藝,采用離子注入工藝制備應(yīng)變電阻,研發(fā)出大型硅杯研磨儀、大型靜電封閉機(jī)、硅油灌裝機(jī)等專(zhuān)用工藝裝備。
九五攻關(guān)解決了英寸硅片制作技術(shù),實(shí)現(xiàn)四英寸硅片技術(shù)生產(chǎn)。開(kāi)發(fā)穩(wěn)定性和免賠工藝技術(shù),大大提高硅力敏感器的可補(bǔ)償性、穩(wěn)定性、一致性,短期穩(wěn)定性達(dá)到5pV/100h,長(zhǎng)期穩(wěn)定性達(dá)到。
(2)薄膜工藝。
薄膜技術(shù)廣泛應(yīng)用于敏感元件和傳感器的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。在膜型敏感元件和傳感器的制備中,主要解決了超細(xì)粉料制備、敏感漿料制備、燒結(jié)工藝和包裝等重要工藝。
在攻關(guān)中,重慶儀表材料所和中科院合肥智能所等部門(mén)率先研制成功的薄膜鉑電阻和薄膜壓力傳感器,進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。進(jìn)行了薄膜鉑電阻和薄膜壓力傳感器的工程化研究,解決了可靠性、穩(wěn)定性技術(shù)和批量生產(chǎn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。
(3)超細(xì)粉料的制作工藝。
研究了超細(xì)粉料的制作工藝。采用化學(xué)共沉、溶膠一凝膠等超細(xì)粉末材料的制造技術(shù),合成低阻SnO2敏感材料和超細(xì)A-Fe2O3粉末材料,粉末粒度達(dá)到納米水平。開(kāi)發(fā)新型NASICON固體介質(zhì)材料,制備高溫C02氣體傳感器。
在混合物球磨、造粒成型、高溫?zé)Y(jié)等技術(shù)方面有所突破。開(kāi)發(fā)了NTC、PTC熱敏電阻,開(kāi)展了小型化、片式化、可靠性技術(shù)研究。
通過(guò)工程化攻擊,突破材料制備、成型和性能一致性技術(shù)后,超小型NTC熱敏電阻、過(guò)載保護(hù)用PTC熱敏電阻和a-Fe203可燃?xì)怏w傳感器實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)。
(4)微機(jī)械加工工藝。
八五攻關(guān)、上海冶金所(目前為上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所)等機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)厚度可控單晶硅膜制造技術(shù)、硅固關(guān)鍵合作技術(shù)、硅表面多層膜加工技術(shù)、反應(yīng)離子深蝕技術(shù)。開(kāi)發(fā)了微壓、加速度等新型傳感器。
九五攻關(guān),復(fù)旦大學(xué)發(fā)明的硅三維無(wú)口罩腐蝕技術(shù)是國(guó)際首個(gè)微機(jī)械加工新技術(shù),獲得了發(fā)明專(zhuān)利。
沈陽(yáng)儀表技術(shù)研究所(業(yè)界稱(chēng)沈工所為沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院有限公司)等申.位開(kāi)展微機(jī)械加工應(yīng)用研究,應(yīng)用于硅傳感器生產(chǎn),每4寸硅片可加工1000多個(gè)敏感部件,芯片成品率達(dá)80%。
硅多層結(jié)構(gòu)的無(wú)口罩腐蝕技術(shù)是國(guó)際第一。解決采相一次口罩技術(shù)形成三維多層微機(jī)械結(jié)構(gòu)的藝術(shù),層差控制精度為4um,轉(zhuǎn)移平面的平面度優(yōu)于1um,獲得發(fā)明專(zhuān)利。專(zhuān)利編號(hào)為國(guó)際專(zhuān)利組分類(lèi)編號(hào):C23F1/32。
(5)智能芯片制造工藝。
以下智能芯片制造技術(shù)仍在考慮和開(kāi)發(fā)。
通過(guò)CMOS邏輯電路與MEMS傳感器的技術(shù)整合,實(shí)現(xiàn)兩者之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),優(yōu)化噪音比,減少零件尺寸,降低成本。智能傳感器、生物醫(yī)療和消費(fèi)類(lèi)電子等市場(chǎng)大、方向明確的需求,通過(guò)建設(shè)多樣化的MEMS-CMOS交換技術(shù)和前沿技術(shù)平臺(tái),選擇陣列MEMS-CMOS交換制造技術(shù)、CMOS交換熱泡技術(shù)、壓電技術(shù)結(jié)合、低阻面硅慣性MEMS-CMOS綜合技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)高集成、低成本的MEMS晶片制造。
①與CMOS兼容的MEMS陣列設(shè)備制造技術(shù)。
MEMS陣列傳感器娃娃的關(guān)鍵構(gòu)件構(gòu)造,廣泛運(yùn)用于圖象領(lǐng)域,包含紅外線、指紋、超聲波圖象傳感器等MEMS陣列單元的CMOS選用電路與MEMS構(gòu)造的互換制造工藝變成關(guān)鍵的共同工藝之一。
多路MEMS傳感器如陣列式MEMS傳感器或集成多路輸出MEMS傳感器的多信號(hào)選擇特性關(guān)閉。采用MOS開(kāi)關(guān)技術(shù)、多重用技術(shù)和MEMS編碼技術(shù),選擇各MEMS傳感器信號(hào)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)智能傳感器信號(hào)輸出。通過(guò)研究MEMS陣傳感器的輸出/驅(qū)動(dòng)特性、陣列選擇特性、MEMS材料/技術(shù)的CMOS技術(shù)兼容性,開(kāi)發(fā)低噪音高速M(fèi)OS管開(kāi)關(guān)陣列、高增益模擬前端MEMS互聯(lián)擴(kuò)大電路,形成CMOS兼容MEMS陣列制造技術(shù)規(guī)范。
②與CMOS兼容熱泡工藝與壓力工藝融合。
MEMS微流體技術(shù)是即時(shí)醫(yī)療檢測(cè)和生物醫(yī)療、藥物研發(fā)的核心技術(shù),建立新一代智能微流體柔性技術(shù)平臺(tái)是生物醫(yī)療創(chuàng)新研發(fā)的基礎(chǔ),市場(chǎng)潛力非常大。
研究兼容熱泡-壓電技術(shù)的CMOS-MEMS智能化微流體芯片,克服晶圓PZT微納加工、高效率微流體結(jié)構(gòu)加工等關(guān)鍵技術(shù)性,為CMOS-MEMS集成化微流體智能芯片開(kāi)發(fā)推廣解決核心構(gòu)件,提供基本支持。
③低阻表面硅慣性MEMS-GMOS集成技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)低阻面硅慣性MEMS-CMOS集成工藝的研發(fā),縮小和彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)慣性傳感器技術(shù)水平在加工工藝和大規(guī)模制造工藝上的差距,提高國(guó)內(nèi)相關(guān)慣性器件領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化水平。重點(diǎn)研究厚多晶硅外延技術(shù)、高深寬比硅蝕刻技術(shù)、c-SOI技術(shù)、HF氣相蝕刻技術(shù)對(duì)CMOS電路兼容性的影響,設(shè)計(jì)雙載波低阻前置放大器檢測(cè)電路,重點(diǎn)研究放大器MOS管參數(shù),開(kāi)發(fā)帶EEPORM的混合信號(hào)技術(shù),包括微容量/電阻檢測(cè)電路、信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、EEPORM檢測(cè)電路和數(shù)字接口電路。
中國(guó)傳感器可靠技術(shù)的發(fā)展歷程。
在感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,感應(yīng)器產(chǎn)品的可靠性非常重要,進(jìn)行了10個(gè)規(guī)格產(chǎn)品的可靠性技術(shù)研究。
八五期間,主要從事以下傳感器產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)。
-力敏元件和傳感器的可靠性試驗(yàn),包括電阻應(yīng)變力敏元件和電阻應(yīng)變力傳感器的可靠性試驗(yàn)、硅壓電阻敏元件和硅壓電阻傳感器的可靠性試驗(yàn)。
-熱敏元件和溫度傳感器的可靠性試驗(yàn)包括NTC和PTC熱敏電阻。
-光敏元件和光傳感器的可靠性試驗(yàn)包括地面晶體硅光電池和光敏電。
-磁敏應(yīng)元件和磁感應(yīng)器的可靠性試驗(yàn)包括硅霍爾元件、砷化鎵霍爾元件、單品體型InSb磁感應(yīng)電。
一一濕敏感元件的可靠性試驗(yàn),以陶瓷濕敏電器為研究對(duì)象。
-敏感元件和可靠性測(cè)試。
-離子敏元件和可靠性試驗(yàn)。
通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)、篩選、分析、數(shù)據(jù)處理、可靠性設(shè)計(jì)和制造技術(shù)研究,完成產(chǎn)品壽命試驗(yàn)、故障機(jī)理、故障模式分析,建立可靠性增長(zhǎng)模式,使PN結(jié)合傳感器、PTC熱敏電阻、擴(kuò)散硅壓力傳感器、硅霍爾元件、應(yīng)變力傳感器、石英共振稱(chēng)重傳感器、NTC熱敏電視、InSb霍爾元件、廉價(jià)濕度傳感器a-Fe23氣敏元件實(shí)現(xiàn)可靠性等級(jí)增長(zhǎng)I二級(jí)目標(biāo)。進(jìn)行了可靠性綜合應(yīng)力試驗(yàn)研究,使傳感器的可靠性試驗(yàn)時(shí)間從一年左右縮短到幾個(gè)月。
在傳感器的產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中,工藝設(shè)備的研究是必不可少的。在注重產(chǎn)品和技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí),注重技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā),代表著硅傳感器技術(shù)裝備的擴(kuò)散開(kāi)發(fā)。
面對(duì)國(guó)外擴(kuò)散硅傳感器的重要技術(shù)裝備,中國(guó)科學(xué)技術(shù)人員利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù),獨(dú)立開(kāi)發(fā)切片機(jī)、硅杯研磨機(jī)、靜電封閉機(jī)、大硅杯自動(dòng)研磨機(jī)、大靜電封閉機(jī)、硅油填充機(jī)、化學(xué)和電化學(xué)腐蝕設(shè)備、帶油封閉焊機(jī)、芯片自動(dòng)測(cè)試機(jī)、溫度補(bǔ)償和標(biāo)定裝置等硅傳感器生產(chǎn)制造技術(shù)的一致性和生產(chǎn)效率,提高了行業(yè)普及。
深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測(cè)量傳感器的廠家。
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