Silicon Capacitive Pressure Sensor for Low Pressure Measurements

저 압력 측정을 위한 실리콘 용량형 압력센서

Capacitive pressure sensor for low pressure measurements has been fabricated by using $n^{+}$ epitaxial layer electrochemical etching stop and glass-to-silicon electrostatic bonding technique. The sensor had hybrid configuration of a sensor chip, which consists of sensor capacitor and reference capacitor, and two output signal detection IC chips. A fabricated sensor, with a $1.0{\times}1.0 mm^{2}$ square size and a $10{\mu}m$ thick flat diaphragm, showed a 7.1 pF zero pressure capacitance, and 5.2 % F.S, sensitivity in 10 KPa pressure range. By using a capacitance to voltage converter, the thermal zero shift of 0.051 %F.S./$^{\circ}C$ and the thermal sensitivity shift of 0.12 %F.S./$^{\circ}C$ for temperature range of $5{\sim}45^{\circ}C$ were obtained.

본 논문은 $n^{+}$ 에피택셜층을 이용한 전기화학 에칭스톱과 글라스-실리콘의 양극 접합기술을 이용하여 저 압력측정을 위한 용량형 압력센서를 제작한 것이다. 제작된 센서는 하이브리드형으로 센서 커패시터와 기준 커패시터를 갖는 센서 칩과 두가지 출력검출회로 칩으로 구성되어 있다. 이 제작된 센서는 다이아프램 크기가 $1.0{\times}1.0 mm^{2}$이고, 두께가 $10{\mu}m$로 제작된 센서는 압력이 인가되지 않을 때 용량의 크기가 7.1 pF이고, 10 KPa 압력에서 감도가 5.2 %F.S.이다. 또 용량을 전압으로 검출하는 컨버터회로를 이용할 경우, $5{\sim}45^{\circ}C$ 온도범위에서 영점 온도특성과 감도 온도특성은 각각 0.051 %F.S./$^{\circ}C$와 0.12 %F.S./$^{\circ}C$ 이다.