目前，壓力傳感器芯體材質(zhì)種類繁多，下面簡(jiǎn)單引見(jiàn)下幾種芯體材質(zhì)的性能

　　一、單晶硅

　　硅在集成電路和微電子器件消費(fèi)中有著普遍的應(yīng)用，主要是應(yīng)用硅的電學(xué)特性；在MEMS微機(jī)械構(gòu)造中，則是應(yīng)用其機(jī)械特性，繼而產(chǎn)生新一代的硅機(jī)電器件和安裝。硅資料儲(chǔ)量豐厚，本錢(qián)低。硅晶體生長(zhǎng)容易，并存在超純無(wú)雜的材質(zhì)，不純度在十億分這一的量級(jí)，因此自身的內(nèi)訌小，機(jī)械質(zhì)量因數(shù)可高達(dá)10^6數(shù)量級(jí)。設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)奈⒒顒?dòng)構(gòu)造，如微傳感器，能到達(dá)極小的遲滯和蠕變、極佳的反復(fù)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及高牢靠性。所以用硅材制造硅壓阻壓力傳感器，有利于處理長(zhǎng)攪擾傳感器范疇的3個(gè)難題——遲滯、反復(fù)性及長(zhǎng)期漂移。

　　硅資料密度為2.33g/cm^2，是不銹鋼密度的1/3.5，而彎曲強(qiáng)度卻為不銹鋼的3.5倍，具有較高的強(qiáng)度/密度比和較高的剛度/密度比。單晶硅具有很好的熱導(dǎo)性，是不銹鋼的5倍，而熱收縮系數(shù)則不到不銹鋼的1/7，能很好地和低收縮Invar合金銜接，并防止熱應(yīng)力產(chǎn)生。單晶硅為立方晶體，是各向異性資料。許多機(jī)械特性和電子特性取決于晶向，如彈性模量和壓阻效應(yīng)等。

　　單晶硅的電阻應(yīng)變靈活系數(shù)高。在同樣的輸入下，能夠得到比金屬應(yīng)變計(jì)更高的信號(hào)輸出，普通為金屬的10-100倍，能在10^-6級(jí)以至10^-8級(jí)上敏感輸入信號(hào)。硅資料的制造工藝與集成電路工藝有很好的兼容性，便于微型化、集成化及批量消費(fèi)。硅能夠用許多資料掩蓋，如氮化硅，因此能取得優(yōu)良的防腐介質(zhì)的維護(hù)。具有較好的耐磨性。

　　綜上所述，硅資料的優(yōu)點(diǎn)可歸為：優(yōu)良的機(jī)械特性；便于批量微機(jī)械構(gòu)造和微機(jī)電元件；與微電子集成電路工藝兼容；微機(jī)械和微電子線路便于集成。

　　正是這些優(yōu)點(diǎn)，使硅資料成為制造微機(jī)電和微機(jī)械構(gòu)造最主要的優(yōu)選資料。但是，硅資料對(duì)溫度極為敏感，其電阻溫度系統(tǒng)接近于2000×10^-6/K的量級(jí)。因而，但凡基于硅的壓阻效應(yīng)為丈量原理的傳感器，必需停止溫度補(bǔ)償，這是不利的一面；而可應(yīng)用的一面則是，在丈量其他參數(shù)的同時(shí)，能夠直接對(duì)溫度停止丈量。

　　二、多晶硅

　　多晶硅是許多單晶（晶粒）的聚合物。這些晶粒的排列是無(wú)序的，不同晶粒有不同的單晶取向，而每一晶粒內(nèi)部有單晶的特征。晶粒與晶粒之間的部位叫做晶界，晶界對(duì)其電特性的影響能夠經(jīng)過(guò)摻雜原子濃度調(diào)理。多晶硅膜普通由低壓化學(xué)氣相淀積（LPVCD）法制造而成，其電阻率隨摻硼原子濃度的變化而發(fā)作較大變化。多晶硅膜的電阻率比單晶硅的高，特別在低摻雜原子濃度下，多晶硅電阻率疾速升高。隨摻雜原子濃度不同，其電阻率可在較寬的數(shù)值范圍內(nèi)變化。

　　多晶硅具有的壓電效應(yīng)：緊縮時(shí)電阻降落，拉伸時(shí)電阻上升。多晶硅電阻應(yīng)變靈活系統(tǒng)隨摻雜濃度的增加而略有降落。其中縱向應(yīng)變靈活系數(shù)最 大值約為金屬應(yīng)變計(jì)最 大值的30倍，為單晶硅電阻應(yīng)變靈活系數(shù)最 大值的1/3；橫向應(yīng)靈活系數(shù)，其值隨摻雜濃度呈現(xiàn)正負(fù)變化，故普通都不采用。此外，與單晶硅壓阻相比，多晶硅壓阻膜能夠在不同的資料襯底上制造，如在介電體（SiO2、Si3N4）上。其制備過(guò)程與常規(guī)半導(dǎo)體工藝兼容，且無(wú)PN結(jié)隔離問(wèn)題，因此合適更高工作溫度（t≥200℃）場(chǎng)所運(yùn)用。在相同工作溫度下，多晶硅壓阻膜與單晶硅壓阻膜相比，可更有效地抑止溫度漂移，有利于長(zhǎng)期穩(wěn)定性的完成。多晶硅電阻膜的精確阻值能夠經(jīng)過(guò)光刻手腕取得。

　　綜上所述，多晶硅膜具有較寬的工作溫度范圍（-60~+300℃），可調(diào)的電阻率特性、可調(diào)的溫度系數(shù)、較高的應(yīng)變靈活系數(shù)及能到達(dá)精確調(diào)整阻值的特性。所以在研制微傳感器和微執(zhí)行器時(shí)，應(yīng)用多晶硅膜這些電學(xué)特性，有時(shí)比只用單晶硅更有價(jià)值。例如，應(yīng)用機(jī)械性能優(yōu)良的單晶硅制造感壓膜片，在其上掩蓋一層介質(zhì)膜SiO2，再在SiO2上淀積一層多晶硅壓阻膜。這種混合構(gòu)造的微型壓力傳感器，發(fā)揮了單晶硅和多晶硅資料各自的優(yōu)勢(shì)，其工作高溫至少可達(dá)200℃，以至300℃；低溫為-60℃。

　　三、硅-藍(lán)寶石

　　硅-藍(lán)寶石資料是經(jīng)過(guò)外延生長(zhǎng)技術(shù)將硅晶體生長(zhǎng)在藍(lán)寶石（α-Al2O3）襯底上構(gòu)成的。硅晶體能夠以為是藍(lán)寶石的延伸局部，二者構(gòu)成硅-藍(lán)寶石SOS（Silicon On Sapphire）晶片。藍(lán)寶石資料為絕緣體，在其上面淀積的每一個(gè)電阻，其電性能是完整獨(dú)立的。這不只能消弭因PN結(jié)走漏而產(chǎn)生的漂移，還能提供很高的應(yīng)變效應(yīng)和高溫（≥300℃）環(huán)境下的工作穩(wěn)定性。藍(lán)寶石資料的遲滯和蠕變小到能夠疏忽不計(jì)的水平，因此具有極好的反復(fù)性；藍(lán)寶石又是一種惰性資料，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，抗輻射才能強(qiáng)；藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高。

　　綜上所述，充沛應(yīng)用硅-藍(lán)寶石的特性，能夠制造出具有耐高溫、耐腐蝕及抗輻射等優(yōu)越性能的傳感器和電路；但要取得精度高、穩(wěn)定牢靠的指標(biāo)，還必需處理好整體構(gòu)造中資料之間的熱匹配性，否則難以到達(dá)預(yù)期的目的。由于硅-藍(lán)寶石資料又脆又硬，其硬度僅次于金剛石，制造工藝技術(shù)比擬復(fù)雜。

　　四、化合物半導(dǎo)體資料

　　硅是制造微機(jī)電器件和安裝的主要資料。為了進(jìn)步器件和系統(tǒng)的性能以及擴(kuò)展應(yīng)用范圍，化合物半導(dǎo)體資料在某些特地技術(shù)方面起著重要作用。如在紅外光、可見(jiàn)光及紫外光波段的成像器和探測(cè)器中，PbSe、InAs、Hg1-xCdxTe(x代表Cd的百分比)等資料得到日益普遍的應(yīng)用。

　　現(xiàn)以紅外探測(cè)器為例加以闡明。應(yīng)用紅外幅射與物質(zhì)作用產(chǎn)生的各種效應(yīng)開(kāi)展起來(lái)的，適用的光敏探測(cè)器，主要是針對(duì)紅外幅射在大氣傳輸中透射率最為明晰的3個(gè)波段（1-3μm，3-5μm，8-14μm）研制的。關(guān)于波長(zhǎng)1-3μm敏感的探測(cè)器有PbS、InAs及Hg0.61Cd0.39Te；關(guān)于波長(zhǎng)3-5μm敏感的探測(cè)器有InAs、PbSe及Hg0.73Cd0.27Te；關(guān)于波長(zhǎng)8-14μm敏感的探險(xiǎn)測(cè)器則有Pb1-xSnxTe、Hg0.8Cd0.2Te及非本征（摻雜）半導(dǎo)體Ge:Hg,Si:Ga及Si:Al等。其中3元合金Hg1-xCdxTe是一種本征吸收資料，經(jīng)過(guò)調(diào)整資料的組分，不只能夠制成合適3個(gè)波段的器件，還能夠開(kāi)發(fā)更長(zhǎng)工作波段（1-30μm）的應(yīng)用，因此備受人們的關(guān)注。

　　須指出的是，上述資料需求在低溫（如77K）下工作。由于在室溫下，由于晶格振動(dòng)能量與雜質(zhì)能量的互相作用，使熱鼓勵(lì)的載流子數(shù)增加，而激起的光子數(shù)則明顯減少，從而降低了波長(zhǎng)區(qū)的探測(cè)靈活度。

　　五、SiC薄膜資料

　　SiC是另一種在特殊環(huán)境下運(yùn)用的化合物半導(dǎo)體。它由碳原子和硅原子組成。應(yīng)用離子注入摻雜技術(shù)將碳原子注入單晶硅內(nèi)，便可取得優(yōu)質(zhì)的立方體構(gòu)造的SiC。隨著摻雜濃度的差別得到的晶體構(gòu)造不同，可表示為β-SiC。β表示不同形態(tài)的晶體構(gòu)造。用離子注入法得到的SiC資料，本身的物理、化學(xué)及電學(xué)特性優(yōu)良，表現(xiàn)出高強(qiáng)度、大剛度、內(nèi)部剩余應(yīng)力很低、化學(xué)惰性極強(qiáng)、較寬的禁帶寬度（近乎硅的1-2倍）及較高的壓阻系數(shù)的特性；因而，SiC資料能在高溫下耐腐蝕、抗輻射，并具有穩(wěn)定的電學(xué)性質(zhì)。十分合適在高溫、惡劣環(huán)境下工作的微機(jī)電選擇運(yùn)用。

　　由于SiC單晶體資料本錢(qián)高，硬度大及加工難度大，所以硅單晶片為襯底的SiC薄膜就成為研討和運(yùn)用的理想選擇。經(jīng)過(guò)離子注入，化學(xué)氣相淀積（VCD）等技術(shù)，將其制在Si襯底上或者絕緣體襯底（SiCOI）上，供設(shè)計(jì)者選用。例如航空發(fā)起機(jī)、火箭、導(dǎo)彈及衛(wèi)星等耐熱腔體及其外表部位的壓力丈量，便可選用以絕緣體為襯底的SiC薄膜，作為感壓元件（膜片），并制成高溫壓力微傳感器，完成上述場(chǎng)所的壓力丈量。測(cè)壓時(shí)的工作溫度可到達(dá)600℃以上。

　　除運(yùn)用單晶SiC（Single-SiC）薄膜外，在MEMS的許多應(yīng)用場(chǎng)所，還可選用多晶SiC(Poly-SiC)薄膜。與單晶SiC薄膜相比，多晶SiC的適用性更廣。它能夠在多種襯底（如單晶硅、絕緣體、SiO2犧牲層及非晶硅等）上，采用等離子體強(qiáng)化氣相淀積，物理濺射、低壓氣相淀積及電子束放射等技術(shù)生長(zhǎng)成薄膜，供不同場(chǎng)所選擇運(yùn)用。

　　總之，SiC是一種具有優(yōu)秀性質(zhì)的資料，具有寬帶隙、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速度及優(yōu)秀的力學(xué)和化學(xué)性能。這些特性使SiC資料合適制造高溫、高功率及高頻率電子器件時(shí)選用；也合適制造高溫半導(dǎo)體壓力傳感器時(shí)選用。