MEMS皮拉尼真空传感器

       成果简介：

　　真空环境和真空系统的保持与工作依赖于真空检测技术，真空检测的主要手段包括：基于热传导原理的皮拉尼真空计、利用热电偶效应输出电压表征真空度的热电偶真空计、通过检测薄膜电容来表征真空度的电容薄膜真空计、采用电离电流表征真空度的冷阴极电离真空规与采用高能电子与空气撞击电离来实现真空度测量的热阴极电离真空规等，而基于热传导原理的皮拉尼真空计由于其结构简单、可靠性好，及其灵敏度范围覆盖常用真空系统的需求，因此在诸多领域内都具有极为重要的应用，也一直占据真空计销售的主要地位。基于传统热阻皮拉尼结构的真空技术在国际上已较为成熟，但由于传统的真空计体积较大，限制了其技术的进一步发展。早在1984年HERWAARDEN提出硅平面工艺小尺寸、低功耗热电偶真空计，是最早采用微细加工工艺实现真空计的。经过三十多年的发展，MEMS真空计尺寸、功耗进一步减小，性能进一步提升。微型MEMS Pirani真空传感器具有更高的稳定性与重复性，适用于更宽广的运用，成为当前的研究重点。国际上真空计的新产品正在向小型化、集成化的方向发展。采用MEMS工艺实现皮拉尼真空计的微型化与集成化是目前该技术领域的发展趋势，也是当前技术研究的热点。

　　技术特点：
　　采用环绕热沉结构提高微型MEMS Pirani真空传感器在高真空段的响应灵敏度与量程；使用3D CMOS-MEMS一体化工艺实现传感器在8英寸晶圆上的批量加工与晶圆级封装，使器件中的丝状脆弱敏感结构在完成加工后即可耐受环境冲击；利用多量程结构融合方法，实现单芯片微型MEMS Pirani真空传感器的量程扩展。

　　主要技术参数：
　　微型MEMS Pirani真空传感器敏感芯片尺寸：≤1.4×1.2×0.5mm3；
　　微型MEMS Pirani真空传感器量程达到：0.1~1×104Pa；
　　精度≤±10%；
　　工作温度：10~40℃

　　应用范围：
　　替代现有真空测量中常用的电阻式真空传感器（皮拉尼真空计）进行粗真空的测量。该传感器的应用可覆盖诸多行业应用，如半导体制造、食品加工、冶金、航空航天等领域。

　　市场前景与效益分析：
　　基于MEMS的Pirani 真空计传感器的应用可覆盖诸多行业应用，具有广阔的市场，据统计其年产值达到数十亿元，本项目计划研发的性能指标在市场中具有较强的竞争力，同时得益于对国外技术封锁的打破和国产化替代的趋势，预计本项目开发的产在未来三年会获得约10-30%的市场占有份额。此外，MEMS Pirani真空传感器可以广泛的应用于工业设备中对真空度的测量于控制，对工业智能化升级改造提供性能优良的传感器；打破国外对高性能真空传感器的垄断，实现利润价值的前提下降低国内企业的成本压力；在当地形成真空传感器的产业链的发展和人才的培养。