基于MEMS工艺的硅基四电极电导率与温度集成传感器芯片的研制.pdf

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1、第24卷第7期传感技术学报Vo1．24No．7CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly20112011年7月ResearchofFour．ElectrodeConductivityandTemperatureIntegratedSensorChipBasedonSiliconWaferbyMEMSTechnologyZHANGGaoyan，Shaohua，ZHAOZhanfI23．SGtra咖tdeuKaetyeLUanbivoerastiotyry嘶ofofCThriannes

2、eduAc，ce盹ardTeemcyhnqo厂loSgcyienc，Inest，i,tBCuehteijiniofnag；E1le0c0tr1o9n0ic，sC，hCihnaineseAcademyofScience，Belting100190，China；]／IAbstract：Integratedmeasurementofwaterparametersisthebasisofwaterresourceprotectionandoceanscience．Thesensorchipwithaplatinumresis

3、tancetemperatureunitandaring·-formfour—-electrodeconductivityunitwhichhastheadvantageofsimpleprocessandeasypreparationisintroduced．Thetemperaturetestingboxanddualoperationamplifierscircuitareusedtotestseparatelythetemperaturepartandtheconductivitypart，goodmeasu

4、rementresultsareobtainedSOthatthefollowingcalibrationandapplicationiseasier．ThedesignisattempttoavoidthecomplicatedMEMSprocessofexistentchips．Thisbatchfabricationskillisabletoreducethecostandenhancetheconsistenceofchips．Keywords：integratedsensorchiponsilicon；wa

5、terparametermonitoring；MEMS；four—electrodeconductivitymeas—urementEEACC：7230doi：10．3969／j．iSSII．1004-1699．2011．07．007基于MEMS工艺的硅基四电极电导率与温度集成传感器芯片的研制张高燕，吴少华，赵湛I23．·篡中中国科学院研电子究学生研院究，北所京传10感01技90一术国家重点一实验室，北京100190；]l摘要：水参数的集成测量是水资源保护和海洋科学的基础，具有重要的意义。基于MEMS技术设计了流程简

6、单、易于制备的铂电阻式温度传感器与圆环形四电极式电导率传感器集成芯片，采用专用的温度检定箱和双运放结构的测量电路分别对集成芯片的温度部分和电导率部分进行测试，得到了较好的测量结果。良好的线性曲线有利于后续的标定与应用。这款集成芯片避免了已有此类集成芯片的复杂工艺过程，通过批量制造技术可以使传感器成本降低，一致性提高。关键词：硅基集成传感器芯片；水参数监测；MEMS；四电极式电导率测量中图分类号：TH706文献标识码：A文章编号：1004-1699(2011)07-0966-04电导率是用来表示物质导电性能的物理量，是

7、主流的传感器制造技术。电阻率的倒数。对于溶液而言，其电导率的高低反正是由于MEMS的上述优势，这种技术被越来映的是溶液导通电流的能力。因而电导率的准确i贝4越多地应用于制作电导率4量器件。美国佛罗里达量具有重要意义。电极式电导率传感器是通过电导大学的D．Fries等人用PCB多层板做基底，采用无掩池来进行测量的，电导池的参数与电极的位置和形膜光刻法和其他MEMS工艺制备了盐度测试系统。状都密切相关。传统的机械加工制造方法由于精度HeatherABroadbent等人也开发出了基于液晶聚合的限制，制成的电导池会形成较大

8、的随机加工误差，物(LCP)材料的电导率印制电路板MEMS制造技这就给后续标定工作带来了一系列困难。而MEMS术¨，然而PCBMEMS工艺在与Ic工艺兼容时会出技术可以批量地制成一致性较好的器件，因而极大现困难，且PCB工艺与MEMS工艺无法同时进行，很地提高了传感器的性能，降低了生产成本，成为目前难批量生产。随后丹麦Lyngby大学的Hyld