[發明專利]一種硅微諧振式壓力傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201210282401.1
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102809450A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王凌云;杜曉輝;邱小椿;何杰;何廣奇;李益盼;孫道恒
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01L1/10
• 分類號: G01L1/10;G01L9/00;B81B3/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于設有壓力敏感層、諧振結構層、真空封裝蓋帽層和引線電極，所述壓力敏感層的邊框上部與諧振結構層邊框的下部相連，壓力敏感層上部邊框內設有2個壓力膜并形成2個放置平行硅島的空腔，硅島的頂端與諧振結構層上的第1傳遞梁和第2傳遞梁相連，2個空腔之間具有溝道，使諧振結構層上的第1諧振梁、第2諧振梁、第1質量塊和第2質量塊有自由振動的空間，諧振結構層的邊框上部與真空封裝蓋帽層的下部邊框相連，蓋帽層下部邊框內形成空腔，真空封裝蓋帽層上開有引線孔，引線電極通過引線孔與諧振結構層相連。

2.如權利要求1所述的一種硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于所述壓力膜的形狀為矩形或正方形。

3.如權利要求1所述的一種硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于所述硅島在每個壓力膜上對稱分布一對。

4.如權利要求1所述的一種硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于所述諧振結構層設有邊框、第1扭轉梁、第2扭轉梁、第1傳遞梁、第2傳遞梁、第1平衡塊、第2平衡塊、第1定齒、第2定齒、第1支撐梁、第2支撐梁、第1諧振梁、第2諧振梁、第1面外位移限制梁、第2面外位移限制梁、第3面外位移限制梁、第4面外位移限制梁、第1雙邊帶梳齒質量塊和第2雙邊帶梳齒質量塊；所述第1傳遞梁、第2傳遞梁與硅島相連，連接部分靠近硅島與邊框相近的一側，并且通過第1扭轉梁和第2扭轉梁相互連接；第1傳遞梁和第2傳遞梁與第1諧振梁和第2諧振梁通過第1支撐梁和第2支撐梁連接；所述第1雙邊帶梳齒質量塊和第2雙邊帶梳齒質量塊位于第1諧振梁和第2諧振梁的中間位置，第1雙邊帶梳齒質量塊和第2雙邊帶梳齒質量塊的一側與第1定齒構成驅動梳齒對，第1雙邊帶梳齒質量塊和第2雙邊帶梳齒質量塊的另一側與第2定齒構成檢測梳齒對；第1面外位移限制梁、第2面外位移限制梁、第3面外位移限制梁和第4面外位移限制梁限制第1諧振梁和第1諧振梁的面外位移。

5.如權利要求1所述的一種硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于所述第1傳遞梁和第2傳遞梁與2個壓力膜外側的硅島相連，構成給第1諧振梁和第2諧振梁傳遞拉應力的雙壓力膜結構。

6.如權利要求1所述的一種硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于第1傳遞梁和第2傳遞梁與所述2個壓力膜內側的硅島相連，構成給第1諧振梁和第2諧振梁傳遞壓應力的雙壓力膜結構。

7.如權利要求1所述的一種硅微諧振式壓力傳感器的制作方法，其特征在于包括以下步驟：

1）取雙面拋光硅片，在下表面用濕法腐蝕得到硅島以及第1諧振梁、第2諧振梁、第1質量塊和第2質量塊自由振動的空間，并將硅片雙面氧化得到氧化層；

2）取上表面單面拋光硅片進行氧化，與氧化后的硅片進行硅硅鍵合，并將硅片的上表面減??；

3）用反應離子刻蝕的方法在減薄后的硅片上刻蝕，形成諧振結構層；

4）將腐蝕出凹槽并開完電極引線孔的真空封裝蓋帽層與硅片的上表面進行陽極鍵合，并在電極引線孔上濺射金屬引線電極；

5）將硅片下表面的氧化層開窗并濕法腐蝕氧化層下的硅，得到壓力膜，完成所述硅微諧振式壓力傳感器的制作。