Entwurf, Herstellung und Charakterisierung piezoresistiver oberflächen-mikromechanischer Drucksensoren:
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| Published: |
Aachen
Shaker
2001
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INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG
1
1.
EINFUEHRUNG
IN
DIE
GRUNDLAGEN
DER
SILIZIUM-DRUCKSENSORTECHNIK
5
1.1
TECHNOLOGISCHE
VERFAHREN
DER
MIKROMECHANIK
5
1.2
DIE
PIEZORESISTIVEN
EIGENSCHAFTEN
VON
MONOKRISTALLINEM
SILIZIUM
12
1.3
ANALYTISCHE
BERECHNUNG
DER
AUSLENKUNG
UND
DER
MECHANISCHEN
SPANNUNGEN
IN
EINER
MEMBRAN
16
1.4
MESSTECHNISCHE
UMSETZUNG
DES
PIEZORESISTIVEN
EFFEKTES
17
1.5
DIE
ELEKTRISCHEN
UND
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
VON
POLYSILIZIUM
19
1.6
UEBERSICHT
UEBER
DEN
STAND
DER
TECHNIK
24
1.6.1
PIEZORESISTIVE
DRUCKSENSOREN
24
1.6.2
KAPAZITIVE
DRUCKSENSOREN
28
1.6.3
RESONANTE
DRUCKSENSOREN
33
1.6.4
OPTISCHE
DRUCKSENOREN
34
1.6.5
DRUCKSENSOREN
ALS
TEIL
KOMPLEXER
MIKROSYSTEME
36
2.
SENSORENTWURF
37
2.1
KONZEPT
37
2.1.1
FESTLEGUNG
DER
SENSORABMESSUNGEN
42
2.1.2
FESTLEGUNG
DER
MEMBRANDICKE
45
2.2
FEM-SIMULATION
47
2.2.1
SIMULATIONSMODELLE
47
2.2.2
SIMULATIONSERGEBNISSE
48
2.2.3
ABSCHAETZUNG
THEORETISCHER
WERTE
FUER
OFFSET
UND
EMPFINDLICHKEIT
53
2.3
SENSORLAYOUT
54
3.
SENSORHERSTELLUNG
57
3.1
VORVERSUCHE
57
3.1.1
EXPERIMENTELLE
BESTIMMUNG
DER
K-FAKTOREN
VON
POLYSILIZIUM
57
3.1.2
AETZEN
VON
POLYSILIZIUM-OPFERSCHICHTEN
IN
TMAH-LOESUNG
59
3.2
SENSOREN
MIT
ABGEKNICKTER
MEMBRAN
61
3.3
SENSOREN
MIT
FLACHER
MEMBRANSTRUKTUR
66
3.3.1
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
AETZVERHALTEN
DER
KOMBINIERTEN
OPFERSCHICHT
67
3.3.2
OPTIMIERUNG
DES
PROZESSABLAUFES
71
4.
MESSTECHNISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
HERGESTELLTEN
DRUCKSENSOREN
75
4.1
BESCHREIBUNG
DER
VERSUCHSANORDNUNGEN
75
4.2
DRUCKEMPFINDLICHKEIT
UND
OFFSET
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
MEMBRANGEOMETRIE
76
4.3
QUANTITATIVER
VERGLEICH
VON
EXPERIMENT
UND
SIMULATION
77
4.4
CHARAKTERISIERUNG
DER
SENSORVARIANTE
P80R1
81
4.4.1
EMPFINDLICHKEIT
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
WIDERSTANDSFORMIERUNG
81
4.4.2
OFFSETSPANNUNG
UND
WIDERSTANDSWERTE
DER
MESSBRUECKE
82
4.4.3
DER
INTRINSISCHE
SPANNUNGSZUSTAND
DER
SENSORMEMBRAN
85
4.4.4
RAUSCHVERHALTEN
90
4.4.5
THERMISCHE
DRIFT
96
4.4.6
LANGZEITSTABILITAET
101
5.
BEWERTUNG
UND
ZUSAMMENFASSUNG
103
5.1
VERGLEICH
DER
OBERFLAECHEN-MIKROMECHANISCHEN
MIT
KOMMERZIELL
VERFUEGBAREN
VOLUMEN-MIKROMECHANISCHEN
DRUCKSENSOREN
103
5.2
VORSCHLAEGE
ZUR
OPTIMIERUNG
DER
OBERFLAECHEN-MIKROMECHANISCHEN
DRUCKSENSOREN
104
5.3
ANWENDUNG
DER
ENTWICKELTEN
TECHNOLOGIE
AUF
EINEN
KAPAZITIVEN
OBERFLAECHEN-MIKROMECHANISCHEN
TOUCH-MODE-DRUCKSENSOR
108
6.
ANHANG
113
6.1
VERWENDETE
GERAETE
113
6.2
SYMBOLE
113
7.
QUELLENVERZEICHNIS
117 |
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