一种MEMS压阻传感器的内建自测试装置及测试方法制造方法及图纸

本申请公开了一种MEMS压阻传感器的内建自测试装置及自测试方法，所述MEMS压阻传感器的内建自测试装置在对MEMS压阻传感器进行测试时，无需对MEMS压阻传感器施加物理激励即可实现传感器灵敏度的测量与计算，简化了MEMS压阻传感器的测试过程，提高了生产效率；并且同样由于MEMS压阻传感器的内建自测试装置无需借助片外设备对MEMS压阻传感器施加物理激励，实现了在测试过程中无需片外设备的目的，降低了测试成本以及生产成本。

A built-in self-test device and test method for MEMS piezoresistive sensor

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压阻传感器的内建自测试装置及测试方法
本申请涉及半导体
，更具体地说，涉及一种MEMS压阻传感器的内建自测试装置及测试方法。
技术介绍
MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)技术是在微电子制造工艺基础上吸收融合其它加工工艺技术逐渐发展起来的，是指采用微机械加工技术，可以批量制作的、集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统。MEMS压阻式压力传感器(PiezoresistivePressureSensor，简称MEMS压阻传感器)的弹性膜片受到压力作用时，膜片上的力敏电阻阻值发生变化，通过测量电路，可以得到与压力成线性关系的电压输出或者电流输出；电容式压力传感器将压力的变化量转换成相应的电容量变化，通过检测电路，可把电容量的变化转换为频率、电流、电压等电信号输出；硅谐振式压力传感器利用膜片或梁的谐振频率将外界压力值转化为电信号。MEMS压阻传感器在制备工艺完成后通常需要对其传感灵敏度进行测试，以确定MEMS压阻传感器的功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，用于测试MEMS压阻传感器的传感灵敏度，所述MEMS压阻传感器包括：敏感薄膜、保护层和压敏电阻，所述MEMS压阻传感器的内建自测试装置包括：加热模块、温度测量模块、第一数据处理模块和第二数据处理模块；其中，/n所述加热模块设置于所述保护层背离所述敏感薄膜一侧，用于在接收到加热信号时对所述敏感薄膜和所述保护层进行加热；/n所述温度测量模块，用于测量所述MEMS压阻传感器所处环境的当前温度，并将所述当前温度通过所述第一数据处理模块转换后传输给所述第二数据处理模块；/n所述第二数据处理模块，用于通过所述第一数据处理模块为所述加热模块提供所述加热...

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，用于测试MEMS压阻传感器的传感灵敏度，所述MEMS压阻传感器包括：敏感薄膜、保护层和压敏电阻，所述MEMS压阻传感器的内建自测试装置包括：加热模块、温度测量模块、第一数据处理模块和第二数据处理模块；其中，
所述加热模块设置于所述保护层背离所述敏感薄膜一侧，用于在接收到加热信号时对所述敏感薄膜和所述保护层进行加热；
所述温度测量模块，用于测量所述MEMS压阻传感器所处环境的当前温度，并将所述当前温度通过所述第一数据处理模块转换后传输给所述第二数据处理模块；
所述第二数据处理模块，用于通过所述第一数据处理模块为所述加热模块提供所述加热信号，和根据所述温度测量模块传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻在所述加热模块加热前后的电阻变化值，并根据所述电阻变化值，以及所述MEMS压阻传感器在所述加热模块加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻的测量电阻值，所述测量电阻值为所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻的阻值变化量，根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述MEMS压阻传感器的灵敏度值。


2.根据权利要求1所述的MEMS压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，所述第二数据处理模块，还用于判断所述MEMS压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述MEMS压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述MEMS压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述MEMS压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜的形变量时，所述MEMS压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述MEMS压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述MEMS压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述MEMS压阻传感器未通过测试；若是，则所述MEMS压阻传感器通过测试。


3.根据权利要求2所述的MEMS压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，当所述敏感薄膜的形状为正方形时；
所述当前温度变化值与所述MEMS压阻传感器所受压强的对应关系包括：



其中，l表示所述敏感薄膜的边长，E1表示所述保护膜的弹性模量，Es表示所述敏感薄膜的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层的材料的泊松比，△T表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述MEMS压阻传感器所受压强。


4.根据权利要求1所述的MEMS压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，所述第一数据处理模块包括信号放大单元、多路选择单元和数据转换单元，其中，
所述信号放大单元，用于将所述温度测量模块的温度测量信号和所述压敏电阻的压阻变化信号进行放大，并传输给所述多路选择单元，以使所述多路选择单元将放大后的温度测量信号和压阻变化信号传输给所述第一数据处理模块；
所述第一数据处理模块，用于对放大后的温度测量信号进行模数转换以获得所述MEMS压阻传感器所处环境的当前温度，和对放大后的压阻变化信号进行模数转换以获得所述压敏电阻的电阻值，并将MEMS压阻传感器所处环境的当前温度和所述压敏电阻的电阻值传输给所述第二数据处理模块；和用于将所述第二数...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱曼红，李佳，王玮冰，陈大鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11