传感器作为电子电路与外面环境的接口部分,具有重要的作用.压力传感器是一种重要的传感器,在工业控制领域以及大气探测领域有着重要的应用.用硅技术加工制作压力传感器是利用微电子技术的优势,代表着传感器加工制作的新的发展方向.CMOS工艺是集成电路的主流工艺,并且是集成电路大批量生产的工业标准.利用CMOS工艺兼容设计传感器有利于降低传感器加工成本,实现传感器的片上系统化和微型化.该论文提出一种加工电容式绝对压力传感器的CMOS兼容工艺,将压力传感器机械结构单元和集成电路集成在同一芯片上.这种工艺可以实现具有真空腔的压力传感器结构,用于检测大气绝对气压大小.薄板理论是传感器敏感膜数学模型建立的理论依据.该论文依据此理论对传感器单元进行了数学模型分析,给出了小变形和大变形情况下传感器的解析模型,分析了考虑残余应力情况下正方形膜和圆形膜的应变-负载关系,并以此设计了传感器单元的具体几何尺寸.考虑残余应力作用,得到的分析结果与没有残余应力情况的挠度变化相差5％左右.有限元方法是传感器设计的验证工具.用有限元软件ANSYS对传感器膜进行了变形分析,应力分布,强度分析,大变形和小变形情况下的模拟结果,保证了设计的正确性.根据理论分析和有限元软件模拟,对传感器膜进行了优化设计.根据设计的传感器膜,计算了单个传感器单元的电容大小.在CMOS工艺条件下,基于上述设计上的考虑,选择传感器多晶硅膜的尺寸为边长为50μm,厚度为0.5μm,选择了非线性度比较小的实际范围0.5~0.5×10<5>pa,非线性度小于10％.接口电路是传感器信号的分析处理部分,是实现传感器和集成电路片上系统的关键.该论文给出了微电容测量电路的分析和设计,并选择电容/频率测量电路作为传感器接口电路.分析了电容/频率测量电路的功能,设计了接口电路的具体参数,并给出了Hspice模拟结果.比较了开关电容电路和电容/频率电容的异同,分析了各自的优势.根据传感器接口电路的设计,得出传感器的灵敏度为1Hz/4fF,传感器的分辨率为1Hz/500pa.CMOS工艺兼容的传感器加工工艺设计是传感器加工的关键.该论文提出了CMOS兼容传感器加工工艺的设计思想,分析提出了由CMOS工艺加中间表面微机械加工工艺组合而成的传感器加工工艺,保证了CMOS工艺的兼容性,给出了具体工艺设计流程,能够实现片上系统.加工工艺中主要讨论了传感器结构的加工生成,对其中的特殊工艺进行了讨论.在加工工艺确定的基础上,根据传感器膜的分析和设计,接口电路的选择和设计,该论文阐述了传感器的版图设计.版图设计中考虑了传感器设计需要解决的问题,给出了为了降低寄生效应和提高真空腔密封程度的版图设计.加工结果说明工艺设计的正确性,表面加工可以形成传感器结构,但在具体工艺如降低膜残余应力等问题上还有待改进.综合而言,CMOS工艺兼容电容式绝对压力传感器具有微型化,集成化的特点.设计范围为0.5×10<5>~1.3×10<5>pa,可用于大气压力的检测.