传感器项目可行研究报告.doc

附件2：*省软科学研究项目可行性研究报告项目名称：微型电容式纳米膜压力传感器产业化申请单位： 组织单位： 编写时间： 年 月 日*省科技厅政策法规处制二一一年一、总论项目情况项目的主要内容本项目将要开发的微型电容式纳米膜压力传感器是一种新型的传感器件，相比传统的电阻式传感器，它同时具有的高可靠性、高精度、高稳定性、高工作温度和耐恶劣环境的优良性能,可用于很多电阻式传感器无法工作的环境中使用（微小空间、真空中、高温等）。它是厦门大学完全具有自主知识产权的高敏感传感器件，采用MEMS先进工艺制造的传感器和CMOS集成电路工艺设计制造的测试电路以及良好的外部结构设计组成。项目的技术水平本项目采用先进的MEMS制造工艺，微型电容式纳米膜压力传感器是由具有腔体的硅底座和压力感受膜组成, 压力感受膜与硅底座需要通过高温键合形成密封腔体。传感器耐高温的特性取决于压力感受膜的力学特性。同时，电路测试电路将采用CMOS集成电路，能有效的消除外部电路的干扰，使产品能够达到很高的测试精度。总体目标：预计三年的总投入为5000万人民币。项目验收时，完成器件的可靠性测试，并形成器件的小批量生产规模。二、研究背景和必要性：传感技术是一项现代科技正在迅猛发展的前沿技术，其水平高低是衡量一个国家科技发展的重要标志之一，它与通信技术、计算机技术一起构成现代信息产业的三大支柱。由于传感器用来采集客观世界的各种信息，因此在信息技术系统中是不可缺少的。如果说计算机是人脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸。近年来，世界一些主要工业国家，对传感器技术给予了极大重视，掀起了一股世界“传感器热潮”，美国人称为“传感器时代”，美国国防部将其视为今后20项关键技术之一。日本把传感器与计算机、通讯、激光、半导体、超导、纳米并列为七大核心技术。正是由于发达国家的重视和投入，国际上近年来传感器的发展相当迅速，产量年均增长率达20%以上。我国传感器近年来发展迅速，但传感器产业在总体上仍存在技术落后、规模小、应用面窄的问题，而产量、产值、市场占有率仅为日本、美国、西欧任何一个国家的几百分之一。拥有中国自己知识产权的产业化产品更少，工业自动化过程控制的特殊传感器产品几乎全部依靠进口。可以说，中国还没有自己的传感器产业。与国际先进技术相比，我国传感器在科研开发方面落后510年，在生产技术方面落后1020年。电阻应变式纳米膜压力传感器（简称纳米膜压力传感器）的问世，它同时具有的高可靠性、高精度、高稳定性、高工作温度和耐恶劣环境的优良性能，正是我国能与国外进口的电容式、扩散硅压阻式的压力传感器和变送器进行竞争抗衡的产品，而且也是目前我国国防和民用急需补缺的产品。将这个拥有中国自主知识产权的高科技产品产业化并推向市场，具有深远的意义。纳米膜压力传感器产业化实施后，中国压力传感器市场就有了中国人自己的产品，它不仅增添了压力传感器市场品种，而且能与国外产品竞争并逐步替代进口，最终出口创汇，创造较好的经济和社会效益。产业化的成功，将推动中国压力传感器技术的进步，为振兴中国的仪器仪表工业，发展民族工业做出积极贡献。三、研究方案设计微型电容式纳米膜压力传感器研究中的核心技术可以分为以下几方面：键合工艺：硅与P+重掺杂硅膜的键合、硅与碳化硅膜的键合。由于键合表面晶体晶格尺寸和类型的不同以及晶体表面态的影响，所以要对键合工艺的每个环节进行严格控制来保证键合表面的清洁从而得到成功的键合。我们已申请专利的真空键合装置，可以用来保证键合质量。制作碳化硅膜的CVD工艺：碳化硅膜的制作可以用LPCVD和PECVD来完成。这项技术属于成熟技术。测量电路：测量电路的原理是成熟的,我们对电路与器件匹配的优化筛选研究已经完成，测量电路的IC设计已进行中。目前我们对制作微型电容式纳米膜压力传感器的各个工艺研究已经完成，其产业化工作将集中在整体工艺的实施，制作工艺的产业化研究，器件工作的可靠性与精度方面的研究以及封装研究。技术路线 本项目首先利用硅键合工艺制作具有P+感受膜的工作温度低于150摄氏度的微型电容式纳米膜压力传感器。作为产业化的要求对微型电容式纳米膜压力传感器生产的重复性、一致性需要进行研究。具体的技术实施路线如下：工艺一致性研究-器件制作一致性研究-器件的微型集成化研究-器件性能可靠性研究。工艺一致性研究：键合工艺研究，如键合质量、硅和碳化硅键合工艺；腐蚀研究，主要研究TMAH，KOH溶液硅腐蚀和ICP等离子刻蚀；溅射工艺研究。器件制作一致性研究：主要是针对器件产业化制作的工艺流程进行研究，要使制作工艺适应于产业化生产的需要。器件的微型集成化研究：主要是传感器件、信号放大器件、接收期间之间的微型化集成研究，有材料的相容性、性能的耦合性及集成工艺的研究。四、研究条件本项目主要在厦门大学萨本栋微机电研究中心完成，厦门大学萨本栋微机电研究中心具有全套的由厦门市政府资助购买的制作MEMS器件的设备和600平方米超静室，具有加工微型电容式纳米膜压力传感器的硬件条件。五、课题经费预算与经费来源：1、经费支出的具体科目预算与年度预算。2、经费来源：包括计划申请数额、自筹经费的数额、其它筹资。六、预期研究结论的应用前景分析微型电容式纳米膜压力传感器由于可广泛用于石油、煤炭、航空、航天、军事和民用工业中，在各国受到广泛重视。微型电容式纳米膜压力传感器及相关电子器件的研究和产业化水平的高低，也反映一个国家的综合国力。开发研制MEMS技术的微型电容式纳米膜压力传感器不仅能产生经济效益，并且可以提高国内高端微型传感器制造水平。*省作为资源大省未来发展必须向科技强省目标奋进，这样才能又快又好发展。传感器作为物联网的核心技术之一，随着