[發明專利]一種具有高線性度的電容式壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201510580359.5
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105606269B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 聶萌;包宏權;黃慶安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種具有高線性度的電容式壓力傳感器，其特征在于，該壓力傳感器包括從下向上依次布設的硅襯底層（1）、二氧化硅層（2）和多晶硅層（3）；其中，

硅襯底層（1）中設有第一空腔（102）和四個下電極（101），第一空腔（102）貫穿硅襯底層（1），下電極（101）固定連接在硅襯底層（1）的上部，四個下電極（101）布設在第一空腔（102）的四周；

二氧化硅層（2）中設有多晶硅支撐層（201）和第二空腔（202），多晶硅支撐層（201）固定連接在硅襯底層（1）的頂面；第二空腔（202）位于多晶硅支撐層（201）的內側，且第二空腔（202）與第一空腔（102）連通；

多晶硅層（3）包括可動敏感薄膜層（301）、四個上電極（302）、多晶硅錨區（303），可動敏感薄膜層（301）和上電極（302）均位于第二空腔（202）正上方，且每個上電極（302）的一端通過連接桿（305）與可動敏感薄膜層（301）的一端面連接，每個上電極（302）的另一端通過彈性件（304）與多晶硅錨區（303）連接，連接桿（305）和彈性件（304）相對布設,分別位于上電極（302）兩側；多晶硅錨區（303）固定連接在多晶硅支撐層（201）上；

上電極（302）和下電極（101）一一對應，下電極（101）位于連接桿（305）的下方，且上電極（302）靠近可動敏感薄膜層（301）的端面和下電極（101）遠離第一空腔（102）的端面處于同一面中。

2.按照權利要求1所述的具有高線性度的電容式壓力傳感器，其特征在于，所述的彈性件（304）由多晶硅制成，且彈性件（304）呈彎折形。

3.按照權利要求1所述的具有高線性度的電容式壓力傳感器，其特征在于，所述的可動敏感薄膜層（301）、上電極（302）、多晶硅錨區（303）、彈性件（304）和連接桿（305）位于同一平面內。

4.一種具有高線性度的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

第一步：在硅襯底層（1）上進行磷離子注入，形成傳感器的下電極（101）；

第二步：在硅襯底層（1）上生長一層二氧化硅層（2），然后采用光刻工藝在二氧化硅層（2）上形成多晶硅支撐層（201）和濕法腐蝕的停止層（203）；

第三步：在二氧化硅層（2）上生長一層多晶硅層（3），然后采用光刻工藝，在多晶硅層（3）光刻形成可動敏感薄膜層（301）、傳感器的上電極（302）、多晶硅錨區（303）、彈性件（304）和連接桿（305）；

第四步：在硅襯底層（1）背面進行各向異性濕法刻蝕，形成第一空腔（102）；

第五步：利用各向異性濕法腐蝕，腐蝕停止層（203），得到第二空腔（202），從而制成壓力傳感器。

5.按照權利要求4所述的具有高線性度的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述的第三步中，上電極（302）為四個，可動敏感薄膜層（301）和上電極（302）均位于第二空腔（202）正上方，且每個上電極（302）的一端通過連接桿（305）與可動敏感薄膜層（301）的一端面連接，每個上電極（302）的另一端通過彈性件（304）與多晶硅錨區（303）連接；連接桿（305）和彈性件（304）相對布設, 分別位于上電極（302）兩側；多晶硅錨區（303）固定連接在多晶硅支撐層（201）上。

6.按照權利要求4所述的具有高線性度的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述的第三步中，所述的彈性件（304）由多晶硅制成，且彈性件（304）呈彎折形。

7.按照權利要求4、5或6所述的具有高線性度的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述的第三步中，可動敏感薄膜層（301）、上電極（302）、多晶硅錨區（303）、彈性件（304）和連接桿（305）位于同一平面內。