[發明專利]電容式壓力傳感器和制造該電容式壓力傳感器的方法

無效

• 申請號: 201280072041.0
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN104364627A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 迪特爾·內格勒-普賴斯曼;J·V·斯里達蘭
• 申請（專利權）人: 迪特爾·內格勒-普賴斯曼;J·V·斯里達蘭
• 主分類號: G01L7/00
• 分類號: G01L7/00;H01L21/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 李文穎;周艷玲

技術領域

本發明大體上涉及壓力傳感器。具體地，本發明涉及用于所需應用的電容式壓力傳感器的制造。

背景技術

傳感器是一種檢測特定介質并且將該介質的特性通過電信號轉變為可讀值的設備。這種類型的傳感器也被已知為變換器。本發明涉及用于檢測各種壓力范圍的傳感器，特別是幾帕斯卡范圍的低壓力。通常，具有三種不同的變換機制用于測量壓力，例如壓阻式、壓電式和電容式。然而，電容式方法相比其它變換機制具有一些優點，特別是在低壓測量方面。這是由于電容隨著壓力的百分比變化而導致的。

然而，電容式壓力傳感器具有兩種主要的缺點，例如電容器的板之間的寄生電容和電流漏泄。寄生電容是主電容區域外部的周邊電容。這是由于平行的板的相應的表面全部被附接導致的結果。兩個板之間的漏泄電流使電容惡化，并且還降低傳感器的分辨率和操作頻率范圍。因此，要求完全消除或基本上減小這兩個不希望的參數，從而對傳感器性能具有非常小的影響。盡管理想上這兩種參數應該為零，然而，實際上，根據設計特征和制造技術，總是存在一些最小值。

因此，鑒于以上討論，需要提供改進的設計特征和制造技術，其能夠消除上面提到的缺點，并且生產具有最小寄生電容和漏泄電流的電容式壓力傳感器。

發明內容

本發明的主要目的在于提供獨有的設計特征和制造順序以便生產顯著減小寄生電容和漏泄電流的超電容式壓力傳感器。

本發明的另一目的在于提供獨有的設計特征和制造順序以便生產以簡單的方式滿足設計要求的超電容式壓力傳感器。

本發明的另一目的在于提供一種獨有的設計特征和制造順序以便生產有成本效益的超電容式壓力傳感器。

為了實現上面提到的目的，本發明公開一種在傳感器沖模上制造的電容式壓力傳感器。該電容式壓力傳感器包括：固定板，其被配置作為背板被錨定在邊緣處，保持剩余區域浮動，用以最小化寄生電容；活動板，其被配置作為用于檢測壓力的隔膜，其中空腔形成在所述固定板和所述活動板之間以允許所述隔膜偏轉；絕緣層，位于所述固定板和所述活動板與電觸點之間，用以最小化漏泄電流；多個阻尼孔，被布置在所述固定板上，用于當壓力施加在所述隔膜上時使所述固定板的輪廓成形如偏轉的所述隔膜；排放孔，延伸到所述空腔并具有有阻力的空氣路徑，用于當暴露到環境壓力時提供與所述隔膜的平衡；和延伸的背室，具有延伸的容積，用于提高所述電容式壓力傳感器的靈敏度。

在一個實施例中，所述電容式壓力傳感器包括布置在所述固定板上的多個過壓限制器支柱，用于在最大過壓施加在所述隔膜上的情況下防止所述隔膜在所述背板上塌陷。

在本發明另一方面中，公開一種制造電容式壓力傳感器的方法。所述方法包括：形成第一晶片基板，該第一晶片基板包括被第一粘合層粘接的第一層和第二層以及在所述第二層頂部上的二氧化硅掩模層；蝕刻掉所述掩模層和所述第二層以形成凹形的空腔；通過蝕刻在所述掩模層上形成用于背板、電絕緣和排放通道的圖案；形成用于減小寄生電容的背板絕緣和通過所述第二層的阻尼孔；形成第二晶片基板，該第二晶片基板包括具有第三粘合層的第三層和由第四粘合層粘接的第四層，其中所述第四層被配置作為約束晶片；通過粘接作為第二粘合層的所述掩模層而將所述第一晶片基板與所述第二晶片基板聯接；通過研磨將所述第四層減小到十分之一微米的范圍以便形成隔膜層；在所述第一層中形成延伸的背室以提高靈敏度；以及為所述掩模層中的排放孔形成開口，用以提供對所述隔膜的平衡。

在實施例中，所述制造電容式壓力傳感器的方法包括移除不必要的粘合層，以使所述背板和所述隔膜不受約束。

在實施例中，所述制造電容式壓力傳感器的方法，包括通過接觸墊上的孔濺鍍金屬。

在實施例中，所述第一晶片基板通過熔融粘接與所述第二晶片基板粘接。

在實施例中，在所述第一層中形成所述延伸的背室包括：形成延伸的背室的第一步和在所述第一層中形成整個背室的第二步。

在實施例中，所述制造電容式壓力傳感器的方法包括在所述邊緣的周圍除了用于形成錨定的背板的錨定區域之外蝕刻所述掩模層。

在實施例中，所述制造電容式壓力傳感器的方法包括形成通過所述第二層的過壓限制器，以在最大壓力的情況下防止所述背板和所述隔膜之間短路。

理解的是，本發明實施例的前面的大體描述和下面的詳細描述旨在提供用于理解本發明要求的本質和特征的綜述和框架。包括附圖來提供對本發明的進一步的理解，并且合并且構成本說明書的一部分。附圖例示出本發明各種實施例，并且與描述一起用于解釋本發明的原理和操作。

附圖說明