一種硅玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)。該壓力計(jì)的兩個(gè)電容由4個(gè)電容極板組成：附于硅杯結(jié)構(gòu)敏感膜片上的第一、第四極板與附于中間支撐層結(jié)構(gòu)兩表面的第二、第三極板。本壓力計(jì)基于壓力計(jì)結(jié)構(gòu)中基本的硅杯結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓力作用于敏感膜片時(shí)，膜片變形，膜片通過(guò)中間支柱帶動(dòng)另一硅杯上膜片的移動(dòng)，附于敏感膜片上的兩極板也隨之移動(dòng)，改變了兩個(gè)極板相對(duì)中間固定的極板之間的間距，從而使得上下兩個(gè)電容的電容值發(fā)生變化，形成差動(dòng)的信號(hào)輸出。該壓力計(jì)的制備工藝簡(jiǎn)單，可制備完全對(duì)稱的差動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用差動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的精確差動(dòng)檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】-種枯玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及MEMS (微電子機(jī)械系統(tǒng)）差分電容式壓力計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 電容式傳感器有溫度系數(shù)低、功耗低、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，所 W電容式傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。然而由于電容式傳感器本身的一些缺陷，如非線性，微 小電容的檢測(cè)易受寄生電容的影響W及環(huán)境電磁場(chǎng)的干擾，電容式傳感器性能的進(jìn)一步提 升受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
[0003] 電容式壓力傳感器的測(cè)量原理為被測(cè)量量引起電容極板間距、極板間介電常數(shù)、 極板對(duì)應(yīng)面積等變化，從而改變電容的大小。通常W改變極板間距的測(cè)量方式為主，W平行 板電容為例：
[0004] 尸_ eS C - 了 …
[0005] 式中，C為電容值，e為極板間介電常數(shù)，S為兩極板相互覆蓋的有效面積，d為兩 極板間距。對(duì)于變間距型，平行板電容器的電容值隨電容間距的變化而發(fā)生變化，該種結(jié)構(gòu) 的電容式傳感器也是應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。對(duì)于該類(lèi)型傳感器，在忽略微小因素的情況下，其 輸出為AC = C。^。而對(duì)于差分式電容傳感器，其輸出增大一倍，同時(shí)其非線性相比單電容 大大減小，且對(duì)于由于溫度變化等造成的共模量有一定的抑制作用。
[0006] 1995年瑞±電子與微技術(shù)中也的J.化rmann等人發(fā)明了一種基于H層娃結(jié)構(gòu)的 差動(dòng)式電容壓力計(jì)，該壓力計(jì)包括可通過(guò)流體的上下極板與隨上下壓力差變化的中間可動(dòng) 極板。為了提高其工作穩(wěn)定性，研究人員采用將壓力計(jì)浸潤(rùn)在娃油當(dāng)中的方法，提高了靈敏 度與線性度，但是同時(shí)限制了該壓力計(jì)的使用范圍。該壓力計(jì)的中間可動(dòng)極板所在的敏感 膜片采用1. 5微米厚度設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)測(cè)量范圍為5mbar，增加膜片厚度可增大測(cè)量范圍。由于 該H層結(jié)構(gòu)采用表面帶有氧化娃的烙融娃直接鍵合工藝，限制了其器件其他工藝的應(yīng)用， 如不能采用金屬層減少噪聲等。該器件其上下兩個(gè)電容均采用開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，其電容除了 隨極板間距改變W外，同時(shí)受到溫度、介質(zhì)等外界因素的干擾，在溫度從25C到locrc的變 化過(guò)程中，電容補(bǔ)償達(dá)到IpF，即已經(jīng)超過(guò)最大電容可變量的25%，同時(shí)具有非常大的非線 性補(bǔ)償特征。
[0007] 2002年羅斯蒙特航天公司的Kevin C. Stark等人發(fā)明了另一種基于H層娃結(jié)構(gòu) 的差動(dòng)式電容壓力計(jì)，該壓力計(jì)包括上下兩可動(dòng)極板與中間固定極板，其H層結(jié)構(gòu)表面均 有氧化娃絕緣層覆蓋，采用烙融娃直接鍵合工藝將H層娃結(jié)構(gòu)連接在一起。該壓力計(jì)所用 結(jié)構(gòu)得到了真空電容極板間隙，使得電容幾乎不受外界溫度、濕度、氣氛等因素的影響，同 時(shí)該結(jié)構(gòu)采用中間支柱連接上下兩可動(dòng)膜片，實(shí)現(xiàn)差分結(jié)構(gòu)。遺憾的是，該結(jié)構(gòu)由于上下膜 片均為娃原片厚度，其靈敏度特性極差，只對(duì)非常大的壓力敏感。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)同樣無(wú)法避 免鍵合區(qū)域電容過(guò)大問(wèn)題。
[0008] 2003年ABB專利的Wolfgang Schulz等人發(fā)明了一種基于娃-玻璃-娃H層結(jié)構(gòu) 的差分式壓力計(jì)，其同樣采用上下極板可動(dòng)，中間極板固定的方式實(shí)現(xiàn)差動(dòng)式壓力敏感，上 下兩膜片由中間的支柱連接。由于該結(jié)構(gòu)的真空腔在中間的玻璃層中形成，其加工工藝極 其難W實(shí)現(xiàn)，尤其是中間支柱的制作，在微型傳感器尺度幾乎不可能做到，所W其只適用于 大尺寸壓力計(jì)的制作。同時(shí)由于玻璃本身不導(dǎo)電，其中間固定極板采用附于玻璃表面的金 屬引出時(shí)不可避免的破壞了真空腔的密封特性，或?qū)е轮虚g極板引出金屬與上下層娃結(jié)構(gòu) 短路的問(wèn)題。
[0009] 目前，能夠?qū)崿F(xiàn)差動(dòng)結(jié)構(gòu)、電容間隙為真空腔W不受外界溫度、濕度、氣氛等影響、 鍵合區(qū)域電容值小、差動(dòng)電容嚴(yán)格對(duì)稱等特性的差分式電容壓力計(jì)成果甚少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提出一種工藝工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能優(yōu)良的差動(dòng)式電容壓 力計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于壓力信號(hào)的差動(dòng)式檢測(cè)，利用差動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)提高靈敏度與線性度，極大的 減小外界環(huán)境對(duì)壓力計(jì)的干擾。
[0011] 本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)包括；感應(yīng)壓力的娃杯結(jié)構(gòu)（其中包含敏 感膜片與娃島結(jié)構(gòu)），與敏感膜片通過(guò)絕緣支柱連接，兩層娃杯之間的支撐結(jié)構(gòu)，附于膜片 上與支撐結(jié)構(gòu)上的金屬極板。
[0012] 本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)基本結(jié)構(gòu)為微機(jī)械壓力計(jì)中常用的娃杯 結(jié)構(gòu)，娃杯結(jié)構(gòu)感受外界壓力變化，其膜片發(fā)生形變帶動(dòng)金屬極板的移動(dòng)。娃杯結(jié)構(gòu)為在一 側(cè)采用帶有補(bǔ)償圖形的異性腐蝕出一個(gè)空腔而形成，或采用深等離子體刻蝕技術(shù)形成，娃 杯結(jié)構(gòu)中的膜片為壓力敏感膜片，娃島為強(qiáng)制膜片在壓力下W平行板方式移動(dòng)；娃杯結(jié)構(gòu) 的另一側(cè)預(yù)先鑲嵌入玻璃，該玻璃材料為堿性測(cè)娃酸鹽，適用于陽(yáng)極鍵合工藝，鑲嵌玻璃位 置為鍵合區(qū)域；中間支撐結(jié)構(gòu)包括中間的支柱，該支柱連接上下兩層娃杯結(jié)構(gòu)的敏感膜片， 實(shí)現(xiàn)兩膜片在壓力下發(fā)生相同的移動(dòng)；中間支撐結(jié)構(gòu)的四周為單晶娃，其通過(guò)陽(yáng)極鍵合工 藝與上下兩層娃杯結(jié)構(gòu)中鑲嵌的玻璃相連接，保證了 H層娃之間的電學(xué)絕緣，同時(shí)具有非 常高的穩(wěn)定度；在娃杯結(jié)構(gòu)與中間支撐層結(jié)構(gòu)中間形成真空腔，保證了上下兩電容極板間 介電常數(shù)不隨外界溫度、濕度、氣氛等發(fā)生變化，抑制了雜散信號(hào)，提高了精度。
[0013] 本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的兩個(gè)差動(dòng)電容中的下電容是由娃杯結(jié) 構(gòu)中敏感膜片上的金屬極板與中間支撐結(jié)構(gòu)上的金屬極板組成，上下兩電容的極板初始間 距相等，其形狀為方形去掉中也圓形或其他形狀的結(jié)構(gòu)，中間去除區(qū)域用于上下敏感膜片 與中間支柱的連接。
[0014] 本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的工作原理是當(dāng)娃杯的膜片感應(yīng)到壓力 時(shí)，膜片發(fā)生變形，連接在膜片上的支柱隨之發(fā)生移動(dòng)，帶動(dòng)另一娃杯上膜片的移動(dòng)，最終 使得兩電容極板間距均發(fā)生變化，且兩間距的變化方向相反，大小相等，在極板間距變化量 遠(yuǎn)小于原始極板間距的情況下，兩電容值發(fā)生大小相等，方向相反的變化，由此實(shí)現(xiàn)了電容 的精確差動(dòng)檢測(cè)。
[0015] 本發(fā)明中的H個(gè)極板的電極引出情況為；上下電極板的娃在鑲嵌玻璃之前表面重 慘雜，通過(guò)歐姆接觸有低電阻娃引出真空腔外，且通過(guò)金屬壓焊電極連接；中間固定極板的 娃采用雙表面重慘雜，通過(guò)歐姆接觸有低電阻娃引出真空腔外，且通過(guò)金屬壓焊電極連接。 本發(fā)明所采用鑲嵌玻璃技術(shù)在保證實(shí)現(xiàn)H層娃結(jié)構(gòu)電學(xué)絕緣的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了電容極板間隙 為真空腔體、鍵合區(qū)域電容小（鑲嵌玻璃厚度可控）、真空腔內(nèi)電容極板易引出等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 [0016]
[0017] 圖1為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的娃杯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的中間支撐層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)剖面示意圖；
[0021] 圖5為發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)工作模式示意圖；
[0022] 圖6為發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)制作流程示意圖；

【具體實(shí)施方式】：
[0023] 為使本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖及具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024] 圖1為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。11為上下兩層對(duì)稱 的娃杯結(jié)構(gòu)，第一電極板、第四電極板分別附于上下娃杯結(jié)構(gòu)敏感膜片之上，13為中間支撐 層結(jié)構(gòu)，第二電極板、第H電極板分別附于中間支撐層結(jié)構(gòu)的兩面，12為連接上下兩層娃杯 結(jié)構(gòu)中敏感膜片的支柱結(jié)構(gòu)；H層娃結(jié)構(gòu)縱向完全對(duì)稱，形成H明治結(jié)構(gòu)，其上下兩層娃杯 結(jié)構(gòu)的敏感膜片均可感受壓力，上下電容差值為上下敏感膜片感受的壓力差。
[00巧]圖2a為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的娃杯結(jié)構(gòu)極板面示意圖。210為 娃杯結(jié)構(gòu)的敏感膜片，其為單晶娃材料，第一（第四）電極板附于其上；211為單晶娃材料， 其上附有用于引線鍵合的金屬材料；220為娃杯結(jié)構(gòu)中鑲嵌的玻璃材料，用于將上下敏感 膜片與中間支柱結(jié)構(gòu)12連接在一起；221為娃杯結(jié)構(gòu)中鑲嵌的玻璃材料，用于將H層H明 治結(jié)構(gòu)鍵合到一起。其中210與211均為重慘雜低電阻娃，第一（第四）電極板與210形 成歐姆接觸，經(jīng)低電阻娃引出至211，經(jīng)與211形成歐姆接觸的金屬材料與金屬線超聲鍵合 引出。210與211均為可用于陽(yáng)極鍵合的堿性測(cè)娃酸鹽玻璃材料，在與中間支撐層與支柱陽(yáng) 極鍵合后形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，該玻璃為絕緣材料，同時(shí)由于其鑲嵌深度可控，保證了鍵合區(qū)域H 層娃材料之間的距離可控，從而降低鍵合區(qū)域H層娃材料之間的電容值。
[0026] 圖化為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的娃杯結(jié)構(gòu)空腔面示意圖。23為 帶有補(bǔ)償圖形的各向異性腐蝕出的空腔結(jié)構(gòu)，24為娃島結(jié)構(gòu)。其中23與24 -起形成了 E 型娃杯結(jié)構(gòu)，壓力敏感膜片的形變區(qū)域?yàn)?3下方，其膜片厚度可控；24的存在提高了膜片 中央?yún)^(qū)域的剛度，保證膜片在壓力作用下W平行板方式上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)其另一面附著 的第一（第四）金屬電極板沿縱向上下移動(dòng)，W改變電容極板間距。
[0027] 圖3為本發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)的中間支撐層結(jié)構(gòu)示意圖。12為 中間支柱結(jié)構(gòu)，用于連接上下娃杯結(jié)構(gòu)的敏感膜片；31為預(yù)先腐蝕空腔結(jié)構(gòu)，31的高度即 為該壓力計(jì)上下兩電容的極板間距；32為支柱12與支撐層13之間的空隙。12與13高出 31部分為中間支撐層與上下兩層娃杯結(jié)構(gòu)的鍵合區(qū)域，該部分為單晶娃材料，分別對(duì)應(yīng)于 上下兩層娃杯材料中所鑲嵌的玻璃材料220與221。該中間支撐層結(jié)構(gòu)上下完全對(duì)稱。
[0028] 圖4為發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)剖面示意圖。41、42、43、44分別為第 一極板、第二極板、第H極板與第四極板；第一極板與第二極板對(duì)應(yīng)形成上電容，第H極板 與第四極板對(duì)應(yīng)形成下電容，兩電容大小相等，極板間距均為真空空腔31的深度。
[0029] 圖5為發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)工作模式示意圖。在上下娃杯結(jié)構(gòu)分 別感受到壓力501與502的情況下，由于501與502大小的不同產(chǎn)生壓力差，敏感膜片發(fā)生 形變，帶動(dòng)第一電極41與第四電極44的移動(dòng)，此時(shí)，上電容51的極板間距減小，51電容值 變大，下電容52的極板間距增大，52電容值減小。51與52的極板間距改變相同的距離，在 極板間距變化遠(yuǎn)小于原極板間距的情況下，兩電容該變量大小相等，方向相反，形成完全對(duì) 稱差動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0030] 圖6a?圖6e為發(fā)明的一種微機(jī)械差分電容式壓力計(jì)制作流程示意圖。首先將中 間支撐層娃片13腐蝕或刻蝕出電容間隙空腔31，采用金屬氣相沉積技術(shù)將金屬電極板42、 43附于中間支撐層13的空腔31內(nèi)；同樣采用金屬氣相沉積技術(shù)將電極板44(41)附于預(yù) 先鑲嵌玻璃材料的娃杯結(jié)構(gòu)娃片11 (此時(shí)尚未形成娃杯結(jié)構(gòu)）之上；將13與11采用陽(yáng)極 鍵合技術(shù)對(duì)準(zhǔn)鍵合，其中13的突出部分娃結(jié)構(gòu)正對(duì)于11的鑲嵌玻璃結(jié)構(gòu)，保證兩層結(jié)構(gòu)之 間的絕緣，鍵合完成形成下電容52 ;采用深刻蝕技術(shù)將13刻蝕穿通，在中間支柱12與支撐 層13之間形成間隙32,使得支撐層12可W隨著上下娃杯結(jié)構(gòu)移動(dòng)；將上娃杯結(jié)構(gòu)11與中 間支撐層13陽(yáng)極鍵合，形成上電容51，鍵合完成后的結(jié)構(gòu)縱向完全對(duì)稱；最后采用帶有補(bǔ) 償圖形的各向異性腐蝕技術(shù)或深刻蝕技術(shù)使上下兩層11形成帶有娃島的E型娃杯結(jié)構(gòu)，完 成后結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0031] W上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于預(yù)置鑲嵌玻璃材料娃基片的集成微機(jī)械電容式 壓力計(jì)的工作原理與加工方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及 實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，W上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核也思想； 同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì) 有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種硅玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征自下而上包括：感應(yīng)壓力的上 硅杯結(jié)構(gòu)（其中包含敏感膜片與膜片中間相連接的硅島），附于敏感膜片上的第一極板結(jié) 構(gòu)，與硅杯結(jié)構(gòu)通過(guò)絕緣結(jié)構(gòu)連接中間支撐層結(jié)構(gòu)（包括與敏感膜片通過(guò)絕緣結(jié)構(gòu)連接支 柱結(jié)構(gòu)），附于支撐層上的第二極板結(jié)構(gòu)，與上硅杯結(jié)構(gòu)對(duì)稱的下硅杯結(jié)構(gòu)，附于中間支撐 層的第三極板結(jié)構(gòu)，附于下硅杯敏感膜片的第四極板結(jié)構(gòu)，由上下硅杯與中間支撐層組成 的密封腔體結(jié)構(gòu)，其特征在于： 上硅杯結(jié)構(gòu)中的膜片會(huì)因壓力的作用而產(chǎn)生形變，敏感膜片帶動(dòng)第一極板移動(dòng)，，支柱 結(jié)構(gòu)隨上硅杯結(jié)構(gòu)膜片移動(dòng)，帶動(dòng)下硅杯結(jié)構(gòu)膜片移動(dòng)，第四極板隨下硅杯結(jié)構(gòu)膜片移動(dòng)， 由第一極板與第二極板構(gòu)成的上電容與由第三極板與第四極板構(gòu)成的下電容隨即發(fā)生相 反變化，形成差動(dòng)結(jié)構(gòu)； 第一極板與第四極板由金屬電極組成，其形狀為方形除去中間圓形孔結(jié)構(gòu)，極板的引 出通過(guò)與低電阻硅形成歐姆接觸，經(jīng)上下硅杯作為導(dǎo)體引出至密封腔體外，經(jīng)金屬與低電 阻硅形成歐姆接觸后，由金屬壓焊電極引出； 第二極板與第三極板由金屬電極組成，其形狀為方形除去中間圓形或其他形狀孔結(jié) 構(gòu)，極板的引出通過(guò)與低電阻硅形成歐姆接觸，經(jīng)中間硅支撐層作為導(dǎo)體引出至密封腔體 夕卜，經(jīng)金屬與低電阻硅形成歐姆接觸后，由金屬壓焊電極引出，第二極板與第三極板實(shí)為經(jīng) 中間娃支撐層連接在一起的同一極板； 硅杯結(jié)構(gòu)與中間支撐層結(jié)構(gòu)經(jīng)玻璃材料相連接，玻璃材料本身絕緣，經(jīng)熔融工藝與陽(yáng) 極鍵合工藝等將上下硅杯結(jié)構(gòu)與中間支撐層結(jié)構(gòu)連接在一起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 娃杯結(jié)構(gòu)基于單晶娃片，娃片表面重?fù)诫s，娃杯結(jié)構(gòu)由娃片在背面形成一個(gè)環(huán)繞娃島的空 腔組成，中間支撐結(jié)構(gòu)基于單晶硅片，硅片表面重?fù)诫s，該支撐結(jié)構(gòu)包括與四周不相連的用 于連接上下硅杯結(jié)構(gòu)膜片的支撐圓柱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 上下硅杯結(jié)構(gòu)鑲嵌絕緣玻璃結(jié)構(gòu)，該玻璃結(jié)構(gòu)用于連接硅杯結(jié)構(gòu)與中間支撐層結(jié)構(gòu)；由中 間支撐層上下表面與上下硅杯結(jié)構(gòu)形成的間隙厚度相等，支中間撐層（包括支柱）與上下 硅杯經(jīng)玻璃絕緣結(jié)構(gòu)連接，硅杯結(jié)構(gòu)與中間支撐層結(jié)構(gòu)為絕緣狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 上下硅杯結(jié)構(gòu)預(yù)先腐蝕出環(huán)繞硅島的腔體，一次腐蝕形成包括敏感膜片、硅島與支撐膜片 的硅環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 上下硅杯結(jié)構(gòu)預(yù)先鑲嵌絕緣玻璃，其玻璃表面與硅表面同高，與中間支撐層相連接時(shí)玻璃 部分對(duì)準(zhǔn)中間支撐層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 上下硅杯結(jié)構(gòu)與中間支撐層結(jié)構(gòu)所形成的空腔為真空狀態(tài)，該空腔包括上下電容間隙與支 柱和中間支撐層之間的間隙；上下硅杯結(jié)構(gòu)在鑲嵌玻璃之前預(yù)先進(jìn)行表面重?fù)诫s，得到低 電阻的娃表面，用于電極板的引出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 中間支撐層結(jié)構(gòu)上下表面預(yù)先腐蝕出腔體，其腔體用于形成上下兩電容的間隙，其上下兩 腔體完全對(duì)稱，中間支撐層的上下表面重?fù)诫s，得到低電阻的硅表面，用于電極板的引出； 極板由附于硅片上的金屬組成，電極的引出是通過(guò)與重?fù)诫s硅形成歐姆接觸，經(jīng)重?fù)诫s硅 引出密封腔外，經(jīng)歐姆接觸的金屬壓焊電極引出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于有 兩個(gè)檢測(cè)電容，該兩個(gè)電容的第二極板與第三極板經(jīng)電連接，第一極板與第四極板為可動(dòng) 極板，第一極板移動(dòng)后，經(jīng)支柱帶動(dòng)第四極板移動(dòng)，一個(gè)電容的間距增大，另一個(gè)電容的間 距減小，兩個(gè)電容的電容值發(fā)生變化，一個(gè)增大，一個(gè)減小，形成差分的關(guān)系。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種娃玻璃鑲嵌結(jié)構(gòu)微機(jī)械差分電容壓力計(jì)，其特征在于， 壓力計(jì)縱向?yàn)橥耆珜?duì)稱結(jié)構(gòu)，其上下兩壓力敏感部分的機(jī)械特性、上下兩電容的電學(xué)特性 完全一致，實(shí)現(xiàn)全對(duì)稱差分信號(hào)檢測(cè)；可將任一硅杯結(jié)構(gòu)與玻璃在真空狀態(tài)下鍵合，形成真 空空腔，用另外一個(gè)硅杯結(jié)構(gòu)膜片感受壓力，形成絕壓式差分壓力計(jì)；可將兩硅杯結(jié)構(gòu)膜片 分別感受不同壓力，兩膜片與支柱的移動(dòng)取決于兩壓力的差值，形成差壓式差分壓力計(jì)。
【文檔編號(hào)】B81B7/02GK104502003SQ201510023318
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月19日
【發(fā)明者】崔萬(wàn)鵬, 劉冠東, 胡杭, 張帆順, 李哲, 高成臣, 郝一龍 申請(qǐng)人:北京大學(xué)