[發明專利]靜電疊層式蘭姆波微型傳感器

無效

• 申請號: 01116718.1
• 申請日: 2001-04-20
• 公開（公告）號: CN1382979A
• 公開（公告）日: 2002-12-04
• 發明（設計）人: 吳一輝;弗朗西思.貝思汀;米歇爾.羅勃切羅爾;賈宏光;鞠揮
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N21/45
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 梁愛榮

本發明用于壓力、加速度測量，可以應用于生物、化學、環境等許多領域中，涉及對液體或氣體蒸汽等微質量變化的測量，尤其是涉及一種對蘭姆波微傳感器的改進。

技術背景：蘭姆波微傳感器的出現已有十幾年的歷史。傳統的蘭姆波傳感器是在硅基底上附著壓電薄膜制成，由于壓電薄膜的制造工藝復雜、壽命低、質量不易檢測以及穩定性不理想等因素，近年來人們一直在探索其它替代方式。2000年美國斯坦福大學用表面微機械工藝嘗試研究了靜電式蘭姆波傳感器，為該傳感器的研制開辟了新的技術途徑，但是這種表面微加工工藝對設備要求高、制造難度大，因而成本高。

本發明的目的是解決已有技術中對設備要求高、制造難度大，因而成本高，質量不穩定的問題，尋求一種用常規工藝可實現低成本、高可靠性、長壽命的靜電疊層式蘭姆波傳感器。

本發明主要采用體硅工藝制作，它包括：襯底1、薄膜2，金屬層分別為3和4、凸臺5、接收窗口6、叉指電極7、齒狀支撐8、凸臺9、襯底10、氧化層11，由上下兩層結構構成分別是襯底1和襯底10，在襯底1的本體上制備有薄膜2，在薄膜2的上下表面制備金屬層分別為3和4，在襯底1本體上對稱位置制備有兩個凸臺5，在襯底10的本體上制備有接收窗口6、齒狀支撐8和兩個凸臺9，在齒狀支撐8的齒間制備有叉指電極7，兩個凸臺5的底部與兩個凸臺9的上部鍵合連接。

本發明的工作過程：由低電阻性薄膜和金屬層構成電容的上表面，叉指電極構成的電容的下表面，當在薄膜和叉指電極間施加電壓時，由于齒狀支撐與薄膜的周期性間隔結構而在薄膜內形成蘭姆波，此時當薄膜的表面有微量氣體或液體流過時，薄膜內傳播的蘭姆波將產生幅值、頻率和相位上的變化，通過接受窗口，由外部設備如激光干涉儀進行接收檢測，從而可以確定薄膜表面微量流體或氣體的質量變化。

本發明的優點是采用常規的體硅工藝便可制造，避免了使用對設備要求高、制造難度大的表面微加工工藝；由于采用薄膜金屬層、凸臺、齒狀支撐和叉指電極疊層式的結構，提供了一種成本低、質量穩定、壽命長的疊層式靜電驅動蘭姆波微型傳感器，避免了由壓電薄膜驅動的蘭姆波傳感器的一些缺點。

附圖說明：

圖1是本發明主剖面結構示意圖

本發明的實施例如圖1所示：它包括：襯底1、薄膜2，金屬層分別為3和4、凸臺5、接收窗口6、叉指電極7、齒狀支撐8、凸臺9、襯底10、氧化層11。薄膜2選用375微米左右的雙面氧化、雙面拋光的低電阻率硅片制作，上表面金屬層3和下表面金屬層4在薄膜2上濺射鋁得到，襯底10由雙面拋光雙面氧化的高阻硅片的制作，腐蝕得到接收窗口6、齒狀支撐8、凸臺9和叉指電極7，將襯底1和襯底10通過鍵合連接在一起。接收窗口6用KOH深刻蝕直至得到10微米厚的薄膜。對下層硅片進行雙面氧化處理，得氧化層11。