引起的費斯托傳感器失效的故障案例分析

起由于濕氣引起的費斯托傳感器失效的故障案例分析多晶硅費斯托傳感器是目前傳感器市場上用于在高溫壓力測量領域中替代擴散硅壓力傳感器理想產品，但多晶硅在結構上存在長程無序性，使多晶硅電阻膜的靈敏度要低于單晶硅電阻膜的靈敏度。如果用單晶硅電阻膜替代多晶硅電阻膜，可以獲得良好的高溫**和更高的靈敏度。

　　基于這種想法，天津大學姚素英教授等人，目前正對單晶硅SOI高溫壓力傳感器的可行性以及制作工藝進行深入的研究。該傳感器用單晶硅材料做應變電阻，并以一層SiO2薄膜將硅襯底與應變電阻層隔離，形成單晶硅SOI結構。

　　其制作方法是，用硅片直接鍵合減薄的單晶硅SOI材料，襯底為高電阻率P型單晶硅，然后對單晶硅進行高濃度B擴散，并用等離子體干法刻蝕電阻條，用LPCVD法雙面淀積Si3N4保護膜，背面光刻腐蝕窗口，各向異性腐蝕硅杯；后光刻引線孔，并做多層金屬化。上述步驟完成后，再對芯片進行靜電封接、壓焊、封裝等后道工序。

　　與多晶硅費斯托傳感器相比，單晶硅做應變電阻材料，具有較高的靈敏度，單晶硅材料具有相同高的縱向和橫向靈敏靈敏因子，有利于設計優良的壓阻電橋，保證傳感器有的輸出；應變電阻與襯底之間用SiO2介質層隔離，減小了漏電流，顯著提高了傳感器的工作溫度范圍；由于Si與SiO2之間的直接鍵合，接觸面很匹配，沒有其它過濾層，避免了附加應力的產生，提高了傳感器的電學與力學特性；同時，單晶硅SOI傳感器的制作工藝與傳統的CMOS制作工藝兼容，易于實現集成化。所以這是一種**理想的高溫壓力傳感器。

　　費斯托傳感器初步分析認為：失效產品是內部封裝了濕氣，低溫下濕氣結凝引起故障。隨后雙方對失效產品進行了解剖，解剖電路部分后檢測低溫零點，原故障未能消除，零點輸出5.1mA。同時用手觸摸傳感器外殼時，輸出值跳動較大，說明傳感器絕緣**已經下降。回到常溫檢測零點輸出正常，手摸外殼時，輸出值不變，說明絕緣恢復正常。隨后在傳感器封密部分鉆1個2mm小孔，放置烘箱中升溫到85℃烘烤2小時，將內部濕氣排出，再進行低溫零點檢測，零點輸出恢復4mA。用手觸摸外殼，輸出值不變。說明費斯托傳感器故障已經排除。

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