为了使微型真空传感器能够覆盖粗真空和高真空的测量，本项目提出利用标准CMOS工艺在同一个硅片上加工皮拉尼真空传感器和热电离真空传感器。在理论方面，发展了气体导热的微尺度效应，利用分子动力学方法计算了气体热导率与导热尺度的关系，气体热导率随导热尺寸减小而减小。这与其他理论和实验结果是一致的，能够应用到皮拉尼传感器的设计之中。利用COMSOL多物理场耦合软件仿真了皮拉尼传感器和热电离传感器的电热耦合过程以及电子运行轨迹，指导器件的设计。经过多次0.5微米标准CMOS工艺的流片，已成功将皮拉尼真空传感器与热电离真空传感器在同一个芯片上完成，突破了工艺上的限制。皮拉尼真空传感器采用较成熟的微热板结构，热电离真空传感器的结构从钨加热丝发展到钨的弹簧结构，逐步提高了结构的稳定性及成品率。除了以钨加热电阻作为热电离真空传感器的发射极，也探索了利用CMOS工艺加工场发射电离真空传感器的可能性。采用以运算放大器为核心的恒电流电路分别为皮拉尼真空传感器和热电离真空传感器提供电流。初步测试结果显示，皮拉尼真空传感器能够满足10E-1~10E5 Pa的测量，热电离真空传感器响应区间为0.05~0.5 Pa，进一步的测试正在进行中。 2100433B