微型压力传感器是在微机电系统领域最早开始研究并且产业化的微机电器件之一。本文基于压阻效应、惠斯顿电桥等相关知识设计了一种压阻式微型压力传感器,并在研究相关微加工工艺的基础上制作这种传感器的工艺流程,最终成功制作了传感器芯片,并利用测试系统检测出了随压力变化而发生变化的微电压信号。论文的主要内容如下： (1)利用压阻效应、大(小)挠度理论、膜的应力形变等力学、电学知识设计压阻式微压力传感器。用弹性力学和板壳力学理论分析了半导体硅压阻式压力传感器方形膜片的受力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据。分析了影响压力传感器性能的各种因数,提出了一种应力集中硅梁加E型硅杯结构传感器设计方案,利用有限元分析方法和借助ANSYS仿真软件,对传感器应变膜进行了一系列的分析,得出此种传感器理论上具有较大的灵敏度,测压范围能根据要求而变化。这些研究成果对设计压阻压力芯片具有重要指导意义。 (2)微机电系统以微加工工艺为重点研究内容,微型压力传感器制作工艺研究是本课题的重点之一,本文对传感器制作过程的关键工艺进行了研究,重点对硼的热扩散、KOH及TMAH湿法腐蚀、硅与玻璃静电键合及PECVD沉积Si3N4和SiO2薄膜等工艺进行一些初步的相关研究,确定了微型压力传感器的制备工艺参数,并对结果进行了分析和讨论。这些工艺基础是为下面具体制作微压阻式传感器作准备的。 (3)在理论分析的基础上,设计了传感器芯片光刻版图。并根据实际工艺条件和实践经验,提出了一套完整的制造工艺方案,详细介绍了每个工艺参数的设计过程。最后基于惠斯顿电桥的测量原理,搭建了一简单的测试放大电路系统,成功地检测出了输出电压的微小变化值,验证了芯片设计和工艺流程的正确可行性。