引起的費(fèi)斯托傳感器失效的故障案例分析

起由于濕氣引起的費(fèi)斯托傳感器失效的故障案例分析多晶硅費(fèi)斯托傳感器是目前傳感器市場上用于在高溫壓力測量領(lǐng)域中替代擴(kuò)散硅壓力傳感器理想產(chǎn)品，但多晶硅在結(jié)構(gòu)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(xué)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(jìn)行深入的研究。該傳感器用單晶硅材料做應(yīng)變電阻，并以一層SiO2薄膜將硅襯底與應(yīng)變電阻層隔離，形成單晶硅SOI結(jié)構(gòu)。

　　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(jìn)行高濃度B擴(kuò)散，并用等離子體干法刻蝕電阻條，用LPCVD法雙面淀積Si3N4保護(hù)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(jìn)行靜電封接、壓焊、封裝等后道工序。

　　與多晶硅費(fèi)斯托傳感器相比，單晶硅做應(yīng)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(shè)計優(yōu)良的壓阻電橋，保證傳感器有的輸出；應(yīng)變電阻與襯底之間用SiO2介質(zhì)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(yīng)力的產(chǎn)生，提高了傳感器的電學(xué)與力學(xué)特性；同時，單晶硅SOI傳感器的制作工藝與傳統(tǒng)的CMOS制作工藝兼容，易于實(shí)現(xiàn)集成化。所以這是一種**理想的高溫壓力傳感器。

　　費(fèi)斯托傳感器初步分析認(rèn)為：失效產(chǎn)品是內(nèi)部封裝了濕氣，低溫下濕氣結(jié)凝引起故障。隨后雙方對失效產(chǎn)品進(jìn)行了解剖，解剖電路部分后檢測低溫零點(diǎn)，原故障未能消除，零點(diǎn)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(jīng)下降。回到常溫檢測零點(diǎn)輸出正常，手摸外殼時，輸出值不變，說明絕緣恢復(fù)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(nèi)部濕氣排出，再進(jìn)行低溫零點(diǎn)檢測，零點(diǎn)輸出恢復(fù)4mA。用手觸摸外殼，輸出值不變。說明費(fèi)斯托傳感器故障已經(jīng)排除。

引起的費(fèi)斯托傳感器失效的故障案例分析