[發明專利]電容式壓力傳感器及其制備方法、壓力測量裝置

有效

• 申請號: 201811099296.1
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109231156B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 趙湛;劉振宇;杜利東;方震
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00;G01L1/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本發明公開了一種電容式壓力傳感器，適用于傳感器領域，包括襯底和蓋板，襯底包括頂層、底層和絕緣層，底層的下表面上開設有凹槽，蓋板罩蓋凹槽，以使凹槽形成真空空腔，以及，使凹槽的槽底形成壓敏薄膜，頂層上開設有可動叉指電容和固定叉指電容，其相互交錯等距離排列，可動叉指電容通過位于其正下方的絕緣層貼合壓敏薄膜，固定叉指電容正下方的絕緣層懸空位于底層和固定叉指電容之間。本發明實施例還公開了一種電容式壓力傳感器的制備方法、壓力測量裝置，當壓敏薄膜受力發生形變時，可使可動叉指電容相對于固定叉指電容之間的正對面積的改變，進而電容值發生改變，具有良好的線性輸出，同時，真空密封性好，可避免真空空腔內電極的引出。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種電容式壓力傳感器及其制備方法、壓力測量裝置。

背景技術

隨著傳感器產業的發展，基于微電機系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技術的傳感器成為傳感器行業發展的一個最重要分支。MEMS是一項用于批量制作微型結構、微傳感器、微執行器、微系統以及它們的信號處理電路等的半導體技術。

基于MEMS技術的壓力傳感器在工業生產、醫療衛生、環境監測以及科學研究等眾多領域有著廣泛的應用。其中，電容式壓力傳感器是MEMS壓力傳感器的一種主要類型，其根本原理是將壓力變化轉換為電容變化。根據電容量公式，電容式壓力傳感器可以分為變間距式、變面積式和變介質式三種類型。由于實現方便，變間距式的電容式壓力傳感器最為常見。然而，一方面，變間距式的電容式壓力傳感器線性度較差，另一方面，真空密封性差，真空腔內電極易引出。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種電容式壓力傳感器及其制備方法、壓力測量裝置，旨在解決現有技術中電容式壓力傳感器線性度較差和真空密封性差，真空腔內電極易引出的技術問題。

為實現上述目的，本發明實施例第一方面提供一種電容式壓力傳感器，包括：

襯底10和蓋板20；

襯底10包括頂層101、底層102和絕緣層103，絕緣層103位于頂層101 和所述底層102之間；

底層102的下表面上開設有凹槽，蓋板20罩蓋所述凹槽，以使所述凹槽形成真空空腔1021，以及，使所述凹槽的槽底形成壓敏薄膜1022；

頂層101上開設有至少一個可動叉指電容1011和至少一個固定叉指電容 1012，可動叉指電容1011和固定叉指電容1012相互交錯等距離排列，位于壓敏薄膜1022的正上方；

可動叉指電容1011通過位于其正下方的絕緣層103貼合壓敏薄膜1022，以便于可動叉指電容1011跟隨壓敏薄膜1022振動；

固定叉指電容1012正下方的絕緣層103，懸空位于底層102和固定叉指電容1012之間，以防止固定叉指電容1012跟隨壓敏薄膜1022振動。

本發明實施例第二方面提供一種電容式壓力傳感器的制備方法，包括：

按照第一預設掩模圖形，刻蝕底層的下表面，在所述底層的下表面上形成形狀為所述第一預設掩模圖形的凹槽，所述凹槽的槽底形成壓敏薄膜；

按照第二預設掩模圖形，刻蝕頂層，在所述頂層上形成形狀為所述第二預設掩模圖形的叉指電容，所述叉指電容包括至少一個可動叉指電容和至少一個固定叉指電容；

將所述可動叉指電容通過位于其正下方的絕緣層貼合所述壓敏薄膜，以及，將所述固定叉指電容正下方的絕緣層，懸空設置于所述底層和所述固定叉指電容之間。

本發明實施例第三方面提供一壓力測量裝置，包括本發明實施例第一方面所述的電容式壓力傳感器。