【技术实现步骤摘要】
一种微机械差分电容式压力计
本专利技术涉及MEMS (微电子机械系统）差分电容式压力计
。
技术介绍
电容式结构在微传感器领域有十分广泛的应用，相较于压阻式结构，电容式结构 有较低的温度系数，电容式结构具有功耗低、灵敏度高、结构简单、动态特性好等优点，所以 电容式传感器被认为是一种很有发展前途的传感器。然而由于电容式传感器本身具有非线 性，微小电容的检测易受寄生电容的影响以及环境电磁场的干扰，电容式传感器直到80年 代才有比较大的进步。第一个硅电容式压力传感器是由FordMotor于1979年报道的，此后， 很多公司，大学和科研机构相继报道了各种微机械电容式传感器。 电容式压力传感器中的电容一般情况为一个极板固定，另一个极板随压力的作用 而产生变形，使得电容间距发生变化，从而引起电容值的变化。以平行板电容器为例，当忽 略边际效应时，平行板电容的值为：
【技术保护点】
一种微机械差分电容压力计，其特征自下而上包括：感应压力的硅杯结构(其中包含敏感膜片)，与敏感膜片通过绝缘支柱连接，其余部分悬空的中间可动极板，以及上电极盖板，其特征在于： 硅杯结构中的膜片会因压力的作用而产生形变，连接于敏感膜片和中间极板的绝缘支柱随之变动，带动中间极板的移动，由下极板和中间极板构成的下电容与由中间极板和上极板构成的上电容的两个电容值分别发生变化，形成差动结构； 下极板由低电阻硅组成，包括膜片区域和膜片区域以外的与中间极板相对的部分，下极板的引出通过与低电阻硅形成欧姆接触的金属压焊电极引出； 中间极板由低电阻单晶硅或低电阻多晶硅组成，中间极板的引出通过与低电阻单晶硅或低电阻多晶硅形成欧姆接触的金属压焊电极引出； 上极板可由玻璃材料组成，玻璃材料本身绝缘不导电，在玻璃上淀积金属作为上电极，玻璃与硅杯阳极键合在一起，或者由硅片组成，上极板硅片与下极板硅通过绝缘介质键合在一起。
【技术特征摘要】
1. 一种微机械差分电容压力计，其特征自下而上包括：感应压力的硅杯结构（其中包 含敏感膜片），与敏感膜片通过绝缘支柱连接，其余部分悬空的中间可动极板，以及上电极 盖板，其特征在于： 硅杯结构中的膜片会因压力的作用而产生形变，连接于敏感膜片和中间极板的绝缘支 柱随之变动，带动中间极板的移动，由下极板和中间极板构成的下电容与由中间极板和上 极板构成的上电容的两个电容值分别发生变化，形成差动结构； 下极板由低电阻硅组成，包括膜片区域和膜片区域以外的与中间极板相对的部分，下 极板的引出通过与低电阻硅形成欧姆接触的金属压焊电极引出； 中间极板由低电阻单晶硅或低电阻多晶硅组成，中间极板的引出通过与低电阻单晶硅 或低电阻多晶硅形成欧姆接触的金属压焊电极引出； 上极板可由玻璃材料组成，玻璃材料本身绝缘不导电，在玻璃上淀积金属作为上电极， 玻璃与娃杯阳极键合在一起，或者由娃片组成，上极板娃片与下极板娃通过绝缘介质键合 在一起。2. 根据权利要求1所述的一种微机械差分电容压力计，其特征在于，中间可动极板、下 极板与硅杯结构基于SOI片，中间可动极板由SOI片的硅单晶器件层形成，绝缘支柱由SOI 片的埋氧层形成，下极板由SOI片的衬底组成，SOI片的器件层和衬底均为重掺杂，硅杯结 构由SOI片在背面形成一个空腔组成。3. 根据权利要求1所述的一种微机械差分电容压力计，其特征在于，下极板与硅杯结 构基于单晶硅片，硅片表面重掺杂，硅杯结构由硅片在背面形成一个空腔组成，中间可动极 板由淀积多晶硅组成，多晶硅重掺杂，绝缘支柱由淀积的二氧化硅组成。4. 根据权利要求1所述的一种微机械差分电容压力计，其特征在于，下极板与硅杯结 构基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨琛琛，高成臣，张扬熙，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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