Han et al.团队在《Microsystems & Nanoengineering》期刊（2023年第9卷第156期）发表了一篇题为《Advances in high-performance MEMS pressure sensors: design, fabrication, and packaging》的综述论文。该团队来自西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室（State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University）等机构，通讯作者为Zhikang Li和Libo Zhao。本文系统回顾了高性能微机电系统（MEMS）压力传感器的最新进展，重点探讨了设计、制造和封装技术的突破及其在航空航天、医疗、汽车电子等领域的应用。
针对医疗呼吸机、消防余压监测等场景对微小压差（<10 kPa）测量的需求，论文分析了“梁-膜-岛”结构的优化路径。例如，Xu团队提出的“半岛岛”设计（图3a-c）通过浅槽刻蚀和空心岛结构，将灵敏度提升至66 μV/V/kPa，同时保持11.3 kHz的固有频率。表1对比了五种MDPSS的性能，显示“槽+岛+半岛”结构的灵敏度最高，但芯片尺寸（5×5 mm²）仍需进一步缩小。此外，Basov等通过片上负反馈放大器（图3d-e）将灵敏度提高到44.9 mV/V/kPa，但温度漂移（Tcz=0.094%FS/°C）仍是挑战。
石英和硅基RPSS通过差分频率输出和温度系数（TCF）控制方法，实现了±0.01%FS的精度。例如，Zhao团队开发的石英谐振器（图4a-c）采用磁控溅射电极和双谐振器补偿，但热应力问题限制了其稳定性。相比之下，Yokogawa的电磁激励RPS（图6g-h）通过“H”型谐振梁和真空封装，Q因子超过50,000，年稳定性达±0.1%FS。表2显示，Druck公司的静电激励/压阻检测RPS（图7a-c）精度最优（0.01%FS），但工艺复杂度高。
论文对比了分立封装（如Kulite的引线less压力-温度传感器）与芯片级集成方案。Wang等开发的加速度-压力集成芯片（图11c-f）尺寸仅1.9×1.9 mm²，交叉干扰低于0.5 μV/g。Clifton团队通过Epi-Seal工艺（图14）在2×2 mm²芯片上集成10种传感器，其中压力传感器分辨率达50 Pa。表4指出，多参数集成需解决耦合效应，例如Li等采用多层键合技术（图12c）降低封装应力对温度传感器的影响。
医疗植入场景要求芯片厚度<100 μm。Millar公司（图15a）通过SOI晶圆和DRIE工艺实现650×230×150 μm³的芯片，而Song等（图15d-g）利用Cu-Cu热压键合技术将厚度控制在104 μm。Bosch的APSM工艺（图16a-d）通过多孔硅退火形成真空腔，芯片尺寸<0.6×0.6 mm²。Li团队的微孔互锁密封（MIS）工艺（图17b-c）无需晶圆键合，芯片TCO低至−0.032%/°C·FS。
论文强调无引线封装对苛刻环境（如高温、腐蚀）的兼容性。例如，Amphenol的330B系列（图15i）采用阳极键合和铅掺杂技术，厚度仅120 μm。此外，Tan开发的无线TPH传感器（图13）通过互补开口环谐振器结构，在300°C和300 kPa下实现多参数同步测量。
本文的价值在于：
1. 技术整合：系统梳理了MEMS压力传感器在灵敏度、精度、集成度、微型化四个维度的技术路线，为领域内研究提供全景视角。
2. 应用导向：针对医疗、航空航天等场景的差异化需求（如动态响应、环境兼容性），提出具体解决方案。例如，谐振式传感器的高精度特性使其成为气象观测的理想选择，而微型化芯片推动了颅内压监测的临床应用。
3. 工艺创新：单面加工（MIS、SON）、真空封装（APSM）等工艺突破了传统双面光刻和键合的限制，降低了制造成本。
亮点：
- 首次对比“梁-膜-岛”结构与谐振式传感器的性能边界，指出前者适合高灵敏度而后者适合高精度场景。
- 提出集成传感器的耦合效应需通过布局优化（如45°排布热敏电阻）和材料匹配（如SU-8胶的介质兼容性）解决。
不足：
- 高压（>10 MPa）和超动态（>1 kHz）传感器的研究覆盖不足。
- 新兴材料（如石墨烯、第三代半导体）在传感器中的应用仅简要提及，未深入讨论。
该综述为MEMS压力传感器的设计与应用提供了重要参考，尤其对医疗电子和工业物联网领域的微型化、多参数传感具有指导意义。