Dérives thermiques du capteur de pression capacitif microélectronique

A. Ettouhami; A. Essaid; N. Ouakrim; L. Michel; M. Limouri

doi:doi:10.1051/jp3:1997206

Issue		J. Phys. III France Volume 7, Number 7, July 1997


Page(s)		1537 - 1548
DOI		https://doi.org/10.1051/jp3:1997206

DOI: 10.1051/jp3:1997206
J. Phys. III France 7 (1997) 1537-1548

Dérives thermiques du capteur de pression capacitif microélectronique

A. Ettouhami¹, A. Essaid¹, N. Ouakrim¹, L. Michel² and M. Limouri¹

¹ Laboratoire Conception et Systèmes, département de physique, Faculté des Sciences, Rabat, Maroc
² Département de Génie Mécanique, École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Constructions Aéronautiques, Toulouse, France

(Reçu le 25 juin 1996, révisé le 26 novembre 1996 et le 12 mars 1997, accepté le 28 mars 1997)

Abstract
The thermal drifts of microelectronic capacitive pressure sensor have been analysed by finite-element method. Various boundary conditions representing a wide gamut of support of sensor have been considered: sensor with free base, sensor with fixed base and sensor attached to a support of alumina. For every case, the thermal response of sensor have been determined as a function of sensor dimensions in order to push far the buckling temperature and hence reduce the thermal sensitivity. For some sensors very sensitive to pressure, this temperature is small and the thermal drifts are important. A sensor with fixed base having a diaphragm of 1000 $\mu$ m of radius and 12 $\mu$ m of thickness and having a 3.5 $\mu$ m of plate separation presents a thermal sensitivity of -200 Pa °C ^-1 above $80~^\circ$ C. A sensor attached to a support of alumina, having a more wide diaphragm (1800 $\mu$ m of radius) presents a thermal sensitivity of 3.1 Pa °C ^-1 below $-100~^\circ$ C.

Résumé
Les dérives thermiques du capteur de pression capacitif microélectronique sont analysées par la méthode des éléments finis. Différentes conditions aux limites représentant une large gamme de support de capteur ont été envisagées : capteur à base libre, capteur à base fixe et capteur collé à un support d'alumine. Dans chaque cas, la réponse thermique du capteur a été déterminée en fonction des dimensions du capteur afin de repousser la température de flambage et réduire en conséquence la sensibilité thermique. Pour certains capteurs très sensibles à la pression, cette température est très faible et les dérives thermiques sont importantes. Ainsi un capteur à base fixe (membrane de rayon 1000 $\mu$ m, et épaisseur 12 $\mu$ m, distance entre armatures 3,5 $\mu$ m) présente une sensibilité thermique de -200 Pa °C ^-1 au-dessus de $80~^\circ$ C. Un capteur collé à un support d'alumine, de membrane plus large (rayon 1800 $\mu$ m) possède une sensibilité thermique de 3,1 Pa °C ^-1 au-dessous de $-100~^\circ$ C.