電容式mems壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】一種電容式MEMS壓力傳感器，由于將檢測(cè)薄膜和電容上下電極分開，而不是作為其中之一，器件工作時(shí)，外界工作介質(zhì)與檢測(cè)薄膜接觸，壓迫檢測(cè)薄膜，帶動(dòng)檢測(cè)電極下極板動(dòng)作，改變了上下電極極板間間距，產(chǎn)生電容變化，進(jìn)而由引線引出至外接電容檢測(cè)電路，由偵測(cè)電容的改變量得出上下電極極板間間距的變化，進(jìn)而換算成工作介質(zhì)的壓力數(shù)值。由于上下電極不再受力變形，其有效面積基本恒定，電容值由間距決定，同時(shí)檢測(cè)薄膜和檢測(cè)電容的面積可分開調(diào)節(jié)，在設(shè)計(jì)器件時(shí)在規(guī)定的器件參數(shù)下可以更加靈活的調(diào)整器件尺寸，以降低成本。本發(fā)明也從器件結(jié)構(gòu)上回避了傳統(tǒng)壓力傳感器中為提高靈敏度而調(diào)整薄膜尺寸所引入的非線性以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍改變的問題。
【專利說明】電容式MEMS壓力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，特別涉及一種電容式MEMS壓力傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 電容式壓力傳感器具有低溫漂、高靈敏度、低噪聲和較大的動(dòng)態(tài)范圍等顯著的優(yōu) 點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。接觸式電容壓力傳感器由硅膜片、襯底、襯底電極和絕緣層構(gòu)成。硅 膜片和襯底電極間構(gòu)成一個(gè)電容結(jié)構(gòu)；受壓力作用后硅膜片變形，此時(shí)電極間距d發(fā)生 了相應(yīng)的變化。MEMS電容式壓力傳感器包括了兩個(gè)電容：一個(gè)是用于測(cè)量的測(cè)量電 容Cx，另一個(gè)是用于溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖茧娙軨。，當(dāng)膜片（上電極）受到壓力p作用時(shí)發(fā)生 變形，隨著壓力的增大膜片與襯底的距離逐漸縮小，在壓力達(dá)到接觸點(diǎn)壓力（即膜片中 心接觸到絕緣層時(shí)的壓力）之前，測(cè)量電容器的電容值由C=eA/d決定，式中，e、A、 d分別是電極間的介電常數(shù)、有效面積和極板間距。壓力載荷引起的極板間距d的變 化必然會(huì)使電容C發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)壓力p繼續(xù)增加時(shí)，達(dá)到接觸點(diǎn)之后，測(cè)量電 容值則由非接觸電容和接觸電容決定。在極坐標(biāo)系下的非接觸電容量的積分表達(dá)式為

【權(quán)利要求】
1. 電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，包括： 襯底； 檢測(cè)薄膜，固定鋪設(shè)于所述襯底的上表面上；所述襯底上設(shè)有使檢測(cè)薄膜與外界工作 介質(zhì)接觸并承受其壓力的通孔或溝槽； 具有引線的上電極板，其固定連接于所述襯底的上表面上或所述檢測(cè)薄膜上，并位于 所述檢測(cè)薄膜上方且與所述檢測(cè)薄膜之間形成間隙； 具有引線的下電極板，其固定設(shè)置于所述檢測(cè)薄膜上，并位于所述檢測(cè)薄膜與所述上 電極板之間的間隙中，所述下電極板與所述上電極板構(gòu)成電容。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述下電極板的中部 與所述檢測(cè)薄膜點(diǎn)連接或通過一凸起或柱體連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)薄膜 為導(dǎo)體，并設(shè)有引線，所述上電極板與所述檢測(cè)薄膜之間形成腔室，所述上電極板上設(shè)置有 至少一個(gè)貫穿的釋放孔，所述下電極板位于所述腔室中并與所述檢測(cè)薄膜通過絕緣材料連 接，所述上電極板固定連接于所述襯底的上表面上或通過絕緣材料連接于所述檢測(cè)薄膜 上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述下電極板下表面 幾何中心處向下延伸形成一連接部，所述連接部與所述檢測(cè)薄膜的工作部上表面的幾何中 心處通過絕緣層固定連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述襯底從上到下依 次為氮化硅層、二氧化硅層和硅，所述檢測(cè)薄膜設(shè)置于所述氮化硅層上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)薄膜為多晶 硅薄膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述上電極板和下電 極板均為多晶硅制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述絕緣層為氮化硅 制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述上電極板的縱向 中軸剖面為n形，將所述下電極板罩設(shè)于其內(nèi)腔中，其內(nèi)部上底面為平面，并與所述下電極 板構(gòu)成電容。
【文檔編號(hào)】G01L9/12GK104515640SQ201310463120
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】夏長奉, 周國平, 錢棟彪 申請(qǐng)人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司