前湾电子耐高低温、高压传感器技术优势：

1、 高压耐高温压力传感器是基于SOI技术，其敏感元件采用MEMS工艺，应用先进的高能氧离子注入SIMOX（Separation by Implantation of Oxygen）技术，在单晶硅层表面以下形成埋层二氧化硅层，保证了传感器能在250℃高温下、及高压下正常工作。。

2、 密封结构上，采用激光焊接技术密封，避免了高温环境下的O形密封圈的老化失效现象，提高了传感器的稳定性及可靠性。

如何制作与生产适宜高温环境下应用的压力传感器，一直受到国内外众多生产企业与用户的关注。我国天津大学的研究人员也在国家自然科学基金的资助下，对此进行了深入的研究和探讨。多晶硅高温压力传感器是目前传感器市场上，用于在高温压力测量领域中替代扩散硅压力传感器理想产品，但多晶硅在结构上存在长程无序性，使多晶硅电阻膜的灵敏度要低于单晶硅电阻膜的灵敏度。如果用单晶硅电阻膜替代多晶硅电阻膜，可以获得良好的高温性能和更高的灵敏度，基于这种想法，天津大学姚素英教授等人，目前正对单晶硅SOI高温压力传感器的可行性以及制作工艺进行深入的研究。

　　该传感器用单晶硅材料做应变电阻，并以一层SiO2薄膜将硅衬底与应变电阻层隔离，形成单晶硅SOI结构。其制作方法是，用硅片直接键合减薄的单晶硅SOI材料，衬底为高电阻率P型单晶硅，然后对单晶硅进行高浓度B扩散，并用等离子体干法刻蚀电阻条，用LPCVD法双面淀积Si3N4保护膜，背面光刻腐蚀窗口，各向异性腐蚀硅杯；最后光刻引线孔，并做多层金属化。上述步骤完成后，再对芯片进行静电封接、压焊、封装等后道工序。与多晶硅压力传感器相比，单晶硅做应变电阻材料，具有较高的灵敏度，单晶硅材料具有相同高的纵向和横向灵敏灵敏因子，有利于设计优良的压阻电桥，保证传感器有最大的输出；应变电阻与衬底之间用SiO2介质层隔离，减小了漏电流，显著提高了传感器的工作温度范围；由于Si与SiO2之间的直接键合，接触面很匹配，没有其它过滤层，避免了附加应力的产生，提高了传感器的电学与力学特性；同时，单晶硅SOI传感器的制作工艺与传统的CMOS制作工艺兼容，易于实现集成化。所以这是一种性能理想的高温压力传感器。

相关技术介绍：

高温高量程压力传感器目前国内外现状

目前国内外针对高温高量程压力传感器的研究普遍采用应变式、压电式及压阻式结构。采用金属应变片作为敏感元件的高量程压力传感器，该种传感器存在的最大缺点就是输出信号微弱，线性范围窄，抗干扰能力较差，且在高温环境下，温度对金属应变片的变形影响比较大，影响传感器的输出，不适用于高温环境。由于压电式压力传感器的输出信号为电荷变化量，因此后续的信号处理电路比较繁琐且压电式压力传感器不适合在高温环境下使用，而且不具有高过载保护的能力，不能满足高压高温环境下的压力测量。压阻式压力传感器中，最常用的传感器结构为充硅油全硅压力传感器和干式压阻式压力传感器，而充硅油全硅压阻式压力传感器，普遍采用PN节隔离技术，导致其工作温度最高达到80℃左右，超过80℃以上就会出现严重漏电流现象，影响传感器的工作性能。并且由于全硅压力芯片结构的影响，压力量程最高在40MPa以下；干式压阻式压力传感器，尽管采用了耐高温的一些隔离措施和技术，具有耐高温和高量程的特点，但由于受到传感器封装结构的影响，导致传感器在高压测量时，具有较大的线性、迟滞等静态误差。

超高压耐高温压力传感器SOI芯片制作工艺

应用SIMOX工艺制作了埋层二氧化硅解决了传统体硅力敏芯片在工作温度大于80℃时因pn结漏电流增大而失效的难题。同时，通过了钛-铂-金梁式引线系统，保证了内引线的高温可靠性。通过严格的MEMES工艺要求，可制作出量程150MPa，工作温度达250℃的超高压耐高温压力传感器芯片，解决了高温高压环境下的压力测量问题。

通过高能氧离子注入（SIMOX）技术，在单晶硅以下薄层形成隐埋氧化硅层，以隔离作为测量电路的顶部硅层与作为支撑的体硅之间因温度升高而造成的漏电流。SIMOX技术是目前商品化SOI材料制备方法中的先进技术，以Ibis公司为主的SIMOX方法形成的原理非常简单，具体步骤是用高能量O+（150-300keV）注入硅衬底中，离子流密度与注入能量有关，一般在150keV时为2.6×1018/cm2，在300keV时为1.3×1018/cm2。注入以后样品在1300℃退火6个小时，就形成了SOI结构。注入时衬底片需要加温，对每一个离子流密度有一个相应的临界温度，衬片温度只有高于临界温度，注入后才能保持结晶性，退火以后晶体质量才比较好。总之，氧离子注入到硅片表面下并形成SiO2埋层，所有工艺条件应保证氧化物上面有一层单晶硅。

用SIMOX方法制作的SOI硅片上的单晶硅层厚度一般都很小，为使传感器有一定的测量灵敏度，还需要生长顶部的单晶硅层。在低压气相淀积LPCVD技术中，将硅衬底在还原性气氛中（采用H2）加热，并输入硅源气体，使之反应，生成硅原子淀积在衬底上，长出具有与衬底相同晶向的硅单晶层。在生长过程中，为保证外延硅的表面质量，需要控制的主要参数有三个：衬底温度、源气体流量和载运气体流量。然后，再通过离子注入掺杂、驱入活化工艺对顶层单晶硅进行特性改变，以得到适合于压力传感器检测的电路层。考虑到耐高温压阻力敏芯片的最终使用目的是作为高温下的压力测量，就需要离子掺杂后的单晶硅层具有较高的压阻效应的同时具有较好的耐温度特性。与n-Si相比较，p-Si有较好的上述两点特性，所以选择硼离子作为离子注入的对象。在P离子注入掺杂后，再通过等离子体刻蚀出沿一定晶向的SOI浮雕式电阻，作为检测压力的测量电路，由于埋层SiO2将其与衬底进行隔离，因此消除了由于温度升高而造成测量电路与衬底之间形成漏电流。由于Si和SiO2热膨胀系数不同，在高温情况下，由于热膨胀系数的差异在Si和SiO2之间产生热失配内应力，影响了耐高温压阻力敏芯片在宽温区范围内工作的稳定性。为了消除这种影响，需要在顶层SiO2的上再外延一层与硅热膨胀系数相近的Si3N4（1.6×10-6/℃）作为芯片的内应力匹配层，以抵消热失配内应力的影响，而且氮化硅具有极好的抗离子玷污性能、高的化学惰性（腐蚀速率＜0.0001μm/min）以及绝缘强度高、高温工作稳定等优点，并能在400℃高温下阻挡105V/cm电场下的钠离子扩散。因此，Si3N4可有效提高测量电路层的热稳定性。

密封结构的特殊设计

传统的压力芯体同引压基座之间的密封是通过O形密封圈的形式进行密封的，O形密封圈同挡圈配合，其密封效果在常温下是很好的，可以达到100MPa以上，但在高温下，虽然有耐高温的氟橡胶密封圈，但长期在高温环境下工作，橡胶不同程度会出现老化现象，我们在传感器的结构设计上，采用螺纹连接，激光焊接密封技术，解决了高温环境下的介质的密封问题。提高了高温高压环境下传感器的可靠性和稳定性。