多晶硅電阻膜的準確阻值

此外，與單晶硅壓阻相比，多晶硅壓阻膜可以在不同的材料襯底上制作，如在介電體（SiO2、Si3N4）上。其制備過程與常規(guī)半導(dǎo)體工藝兼容，且無PN結(jié)隔離問題，因而適合更高工作溫度（t≥200℃）場合使用。在相同工作溫度下，多晶硅壓阻膜與單晶硅壓阻膜相比，可更有效地抑制溫度漂移，有利于長期穩(wěn)定性的實現(xiàn)。多晶硅電阻膜的準確阻值可以通過光刻手段獲得。 綜上所述，多晶硅膜具有較寬的工作溫度范圍（-60~+300℃），可調(diào)的電阻率特性、可調(diào)的溫度系數(shù)、較高的應(yīng)變靈敏系數(shù)及能達到準確調(diào)整阻值的特點。所以在研制微傳感器和微執(zhí)行器時，利用多晶硅膜這些電學(xué)特性，有時比只用單晶硅更有價值。例如，利用機械性能優(yōu)異的單晶硅制作感壓膜片，在其上覆蓋一層介質(zhì)膜SiO2，再在SiO2上淀積一層多晶硅壓阻膜。這種混合結(jié)構(gòu)的微型前室壓力傳感器生產(chǎn)廠家，發(fā)揮了單晶硅和多晶硅材料各自的優(yōu)勢，其工作高溫至少可達200℃，甚至300℃；低溫為-60℃。

硅

三、硅-藍寶石 硅-藍寶石材料是通過外延生長技術(shù)將硅晶體生長在藍寶石（α-Al2O3）襯底上形成的。硅晶體可以認為是藍寶石的延伸部分，二者構(gòu)成硅-藍寶石SOS晶片。藍寶石材料為絕緣體，在其上面淀積的每一個電阻，其電性能是完全獨立的。這不僅能消除因PN結(jié)泄漏而產(chǎn)生的漂移，還能提供很高的應(yīng)變效應(yīng)和高溫（≥300℃）環(huán)境下的工作穩(wěn)定性。藍寶石材料的遲滯和蠕變小到可以忽略不計的程度，因而具有的重復(fù)性；藍寶石又是一種惰性材料，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，抗輻射能力強；藍寶石的機械強度高。 綜上所述，充分利用硅-藍寶石的特點，可以制作出具有耐高溫、耐腐蝕及抗輻射等優(yōu)越性能的傳感器和電路；但要獲得精度高、的指標，還必須解決好整體結(jié)構(gòu)中材料之間的熱匹配性，否則難以達到預(yù)期的目標。由于硅-藍寶石材料又脆又硬，其硬度僅次于金剛石，制作工藝技術(shù)比較復(fù)雜。

硅單芯片為襯底的SiC薄膜

五、SiC薄膜材料 SiC是另一種在特殊環(huán)境下使用的化合物半導(dǎo)體。它由碳原子和硅原子組成。利用離子注入摻雜技術(shù)將碳原子注入單晶硅內(nèi)，便可獲得的立方體結(jié)構(gòu)的SiC。隨著摻雜濃度的差異得到的晶體結(jié)構(gòu)不同，可表示為β-SiC。β表示不同形態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)。用離子注入法得到的SiC材料，自身的物理、化學(xué)及電學(xué)特性優(yōu)異，表現(xiàn)出高強度、大剛度、內(nèi)部殘余應(yīng)力很低、化學(xué)惰性極強、較寬的禁帶寬度（近乎硅的1-2倍）及較高的壓阻系數(shù)的特性；因此，SiC材料能在高溫下耐腐蝕、抗輻射，并具有穩(wěn)定的電學(xué)性質(zhì)。非常適合在高溫、惡劣環(huán)境下工作的微機電選擇使用。 由于SiC單晶體材料成本高，硬度大及加工難度大，所以硅單晶片為襯底的SiC薄膜就成為研究和使用的理想選擇。通過離子注入，化學(xué)氣相淀積（VCD）等技術(shù)，將其制在Si襯底上或者絕緣體襯底（SiCOI）上，供設(shè)計者選用。例如航空發(fā)動機、火箭、及等耐熱腔體及其表面部位的壓力測量，便可選用以絕緣體為襯底的SiC薄膜，作為感壓元件（膜片），并制成高溫壓力微傳感器，實現(xiàn)上述場合的壓力測量。測壓時的工作溫度可達到600℃以上。