多層膜電容式壓力傳感器的製作方法
2023-09-16 15:02:00 1
專利名稱：多層膜電容式壓力傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微機械壓力傳感器，尤其涉及多層膜電容式壓力傳感器。
背景技術：
壓力傳感器代表了一個歷史悠久並且得到商業應用的微機械加工傳感器領域。在汽車控制，環境檢測，醫學測量等領域中都有重要的應用。矽微加工技術已經大範圍的進入了這個領域。矽微加工壓阻式壓力傳感和電容式壓力傳感是兩種主要的傳感器模式。摩託羅拉(Motorola)MPX5100系列壓阻式壓力傳感器是壓阻式壓力傳感器的重要商用代表。然而壓阻式壓力傳感器固有的較大的溫度漂移特性使其在溫度變化範圍很大的應用領域有局限性。電容式器件具有接近於零的溫度係數，但是常用電容式壓力傳感器採用電容間距隨壓力變化的傳感方式，致使電容式器件的非線性難以消除(電容反比於間距大小)。儘管通過縮小測量範圍可以降低非線性的影響，但是測量範圍受到了限制。
三、技術內容技術問題本發明提供一種可與標準集成電路工藝兼容的多層膜電容式壓力傳感器，具有線性度好和靈敏度高的優點。
技術方案本發明是一種用於傳遞壓力信號的多層膜電容式壓力傳感器，由電容極板及連接電極板的引線組成，電容極板為電極膜，電極膜之間由電容介質膜填充，電容極板及引線設在襯底上，在電容極板的下方設有空腔。
技術效果本發明改變了其電容的極板結構，採用了多層膜結構，即採用兩層電極板膜將介質膜夾在其間，形成夾層膜結構，夾層膜受壓力作用產生形變，介質材料面積發生變化從而導致傳感器電容發生變化，可變電容由上下極板電極材料引出，由於面積變化與壓力呈現很好的線性關係，所以夾層電容式壓力傳感器結構具有很好的線性度。夾層電容介質層的介電常數高於空氣介電常數值數倍，因而有效的提高了電容隨壓力的變化量，傳感器的靈敏度得到提高。後端採用體加工技術不影響前端的IC工藝加工，保證了IC標準工藝的兼容性，在標準工藝製作完成後進行後端體加工有利於傳感器結構批量加工生產。後端體加工有利於增強傳感器敏感膜的固支邊界條件，增大傳感器敏感膜的面積以有利於提高壓力敏感的電容變化量。本發明提出的夾層電容結構有效地提高了傳感器的靈敏度和線性度，溫度漂移小，適用於大溫度範圍內的壓力測量。
四
圖1是本發明的實施結構示意圖。
圖2是本發明的另一實施結構示意圖。
圖3是本發明的結構剖視圖。
圖4是本發明的電容電極板結構剖視圖。
五、具體實施方案本發明是一種用於傳遞壓力信號的多層膜電容式壓力傳感器，由電容極板21和22及連於電極板的引線211和221組成，其特徵在於電容極板21和22為電極膜，電極膜之間由電容介質膜23填充，電容極板21和22及引線211和221設在襯底1上，在電容極板的下方設有空腔，該電容極板下方的空腔為封閉腔體11，也可以是開放空腔12或是位於電極板與襯底之間的間隙，本發明採用集成電路IC加工工藝和後端微機械體加工技術結合形成矽微傳感器結構。前端工藝加工包括襯底矽材料上氧化層澱積，光刻出重摻雜注入區域，形成腐蝕停止層作為夾層電容的下極板，介質薄膜材料的澱積與圖形光刻，多晶矽材料澱積、重摻雜及光刻形成夾層電容的上極板，氧化層澱積，引線孔光刻，金屬澱積和光刻，鈍化層澱積及光刻。後端體加工工藝包括矽片背面腐蝕以及矽片鍵合。
權利要求
1.一種用於傳遞壓力信號的多層膜電容式壓力傳感器，由電容極板(21和22)及連於電極板的引線(211和221)組成，其特徵在於電容極板(21和22)為電極膜，電極膜之間由電容介質膜(23)填充，電容極板(21和22)，電容介質膜(23)及引線(211和221)設在襯底(1)上，在電容極板的下方設有空腔。
2.根據權利要求1所述的多層膜電容式壓力傳感器，其特徵在於電容極板下方的空腔為封閉腔體(11)。
3.根據權利要求1所述的多層膜電容式壓力傳感器，其特徵在於電容極板下方的空腔為開放腔體(12)。
4.根據權利要求1所述的多層膜電容式壓力傳感器，其特徵在於電容極板下方的空腔為間隙。
全文摘要
本發明是一種用於傳遞壓力信號的多層膜電容式壓力傳感器，由電容極板及連接電極板的引線組成，電容極板為電極膜，電極膜之間由電容介質膜填充，電容極板及引線設在襯底上，在電容極板的下方設有空腔。本發明改變了其電容的極板結構，採用了多層膜結構，即採用兩層電極板膜將介質膜夾在其間，形成夾層膜結構，夾層膜受壓力作用產生形變，介質材料面積發生變化從而導致傳感器電容發生變化，可變電容由上下極板電極材料引出，由於面積變化與壓力呈現很好的線性關係，所以夾層電容式壓力傳感器結構具有很好的線性度。本發明提出的夾層電容結構有效地提高了傳感器的靈敏度和線性度，溫度漂移小，適用於大溫度範圍內的壓力測量。
文檔編號G01L9/12GK1484008SQ0313183
公開日2004年3月24日 申請日期2003年6月10日 優先權日2003年6月10日
發明者周閔新, 黃慶安, 秦明 申請人:東南大學