基于超薄膜的电容式压力传感器的制作方法技术

本发明专利技术涉及压力传感器，提供一种基于超薄膜的电容式压力传感器的制作方法，于衬底上制备至少一层超薄膜，同时还制备有一层绝缘薄膜，绝缘薄膜上蚀刻有至少一个空腔，采用超薄膜与基底分别贴合于绝缘薄膜的两端面，形成对空腔的密封，然后去除衬底，通过两个焊盘将超薄膜与基底上的电荷导出。本发明专利技术中，压力传感器的敏感薄膜采用超薄膜，在能够满足极小尺寸的情况下，还具有较高的敏感度，另外作为下电极的基底还形成对绝缘薄膜以及超薄膜的支撑，同时绝缘薄膜与超薄膜之间则采用键合或者直接生长制备的方式进行连接，结构稳定性非常高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压力传感器，尤其涉及一种。
技术介绍
压力传感器的应用非常广泛，如工业电子领域:工业配料称重、数字流量表以及数字压力表等；消费电子领域:太阳能热水器用液位控制压力传感器、洗碗机、饮水机、洗衣机、空调压力传感器，微波炉、健康秤以及血压计等；汽车电子领域:柴油机的共轨压力传感器、汽车发动机的进气歧管压力传感器、汽车刹车系统的空气压力传感器以及发动机的机油压力传感器等。压力传感器的发展趋势是体积更小，从微米尺度到纳米尺度，灵敏度更高，可靠性更高，应用范围更广。现有的大部分MEMS压力传感器是在硅衬底上通过体加工或表面加工工艺制作出空腔，空腔顶部制作敏感薄膜，其厚度为几微米到几十微米。为了减小尺寸的同时获得高灵敏度的传感器，必须使用更薄的敏感薄膜。但是，由于硅的物理性能的限制，制造更高灵敏度、更小尺寸的超薄硅膜压力传感器的难度非常大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，旨在用于解决现有的电容式压力传感器的采用硅膜难以兼容小尺寸与高灵敏度的问题。本专利技术是这样实现的:本专利技术提供一种，包括以下步骤:于一衬底上制备有依次叠合的至少一层超薄膜；制备一层绝缘薄膜，所述绝缘薄膜上蚀刻有至少一个空腔，所述空腔贯穿所述绝缘薄膜；位于外侧的其中一所述超薄膜与所述绝缘薄膜制备为一整体，该超薄膜密封各所述空腔，且于所述绝缘薄膜远离所述超薄膜的一侧设置有基底；去除所述衬底，安设两个焊盘，两个所述焊盘分别与外侧的另一所述超薄膜以及所述基底电连接。具体地，所述超薄膜为半导体化合物薄膜，半导体化合物为氮化镓、氮化铝镓、氮化铟、氮化铟镓、砷化镓、磷化铟、氧化锌以及锑化锌其中的一种。进一步地，在制作所述半导体化合物薄膜时对其进行掺杂处理，所述基底的成型材料采用半导体或者陶瓷。具体地，于所述基底上制备有绝缘薄膜，蚀刻各所述空腔后将所述绝缘薄膜键合于外侧的所述半导体化合物薄膜上。进一步地，所述超薄膜为石墨稀薄膜。进一步地，在制作石墨烯薄膜时，先于所述衬底上制备铜膜或者镍膜，于所述铜膜或者所述镍膜上生长至少一层所述石墨烯薄膜。进一步地，所述绝缘薄膜制备于外侧的所述石墨烯薄膜上，蚀刻各所述空腔后将所述基底键合于所述绝缘薄膜上，且所述基底密封各所述空腔。进一步地，于所述基底上表面制作有金属层，所述金属层与其中一所述焊盘电连接，且所述金属层的厚度小于所述绝缘薄膜的厚度。进一步地，所述绝缘薄膜的材料为氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氮化铝、聚甲基丙烯酸甲酯以及聚酰亚胺中的一种。具体地，所述超薄膜的厚度范围为纳米级至微米级。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术的制作方法中，先在一衬底上制备至少一层超薄膜，即一层或者多层超薄膜，同时还制备有一层绝缘薄膜，绝缘薄膜上开设有至少一个空腔，绝缘薄膜与其中一超薄膜制备为一个整体，该绝缘薄膜一端面位于一基底上，而另一端则与超薄膜贴合，然后去除衬底，采用两个焊盘分别电连接至基底与超薄膜。在上述制作方式中，绝缘薄膜的一侧采用超薄膜密封，另一侧为基底，而超薄膜相比传统的硅膜在保证较小尺寸的前提下，还能够具有较高的灵敏度，而基底则作为绝缘薄膜以及超薄膜的支撑结构，同时兼具下电极的作用。而对于绝缘薄膜与超薄膜的制备均可采用化学气相沉积法等制备，对于超薄膜先是在衬底上生长，然后再将其转移至绝缘薄膜上，而绝缘薄膜与超薄膜之间则采用键合或者直接生长制备的方式进行连接，结构稳定性非常高。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于超薄膜的电容式压力传感器的俯视图；图2为图1的A-A向且焊盘由上导出的结构示意图；图3为图1的A-A向且焊盘由下导出的结构示意图；图4为实施例一中基底上制备绝缘薄膜的结构示意图；图5为实施例一中绝缘薄膜蚀刻空腔的结构示意图；图6为实施例一中衬底上制备半导体化合物薄膜的结构示意图；图7为实施例一中绝缘薄膜与半导体化合物薄膜键合的结构示意图；图8为实施例一中去除衬底的结构示意图；图9为实施例一中安设两个焊盘的结构示意图；图10为实施例二中衬底上制备铜膜的结构示意图；图11为实施例二中铜膜上制备石墨烯薄膜的结构示意图；图12为实施例二中石墨烯薄膜上制备绝缘薄膜的结构示意图；图13为实施例二中绝缘薄膜蚀刻空腔的结构示意图；图14为实施例二中绝缘薄膜上键合基底的结构示意图；图15为实施例二中去除衬底的结构示意图；图16为实施例二中安设两个焊盘的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1-图3，本专利技术实施例提供一种，主要将超薄膜I应用于压力传感器中，超薄膜I作为敏感薄膜，能够感知压力变化，其主要包括以下制作步骤:在一衬底2上制备有至少一层超薄膜1，即超薄膜I可以为一层，也可以为多层，且当为多层时，各层超薄膜I在该衬底2上依次叠合，对于超薄膜I可以采用化学沉积法在衬底2上生长成型，且还可以根据超薄膜I的材质不同采用其它不同的制备方法，而衬底2也可以根据其上制备超薄膜I的材质不同，选用不同的材料，超薄膜I的厚度范围为纳米级至微米级；制备一层绝缘薄膜3，同时在该绝缘薄膜3上蚀刻有至少一个空腔31，空腔31贯穿绝缘薄膜3，绝缘薄膜3可以采用氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(S12)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚酰亚胺(PI)等制备，各空腔31的厚度与绝缘薄膜3的厚度均相同，对于空腔31可为一个或者多个，如果有pxq(p，q彡I)阵列的空腔31，就可以制作数量为pxq个电容式压力传感器，其灵敏度也是单个压力传感器的pxq倍，而为了获取较高的灵敏度，绝缘薄膜3的厚度非常小，通常采用微米级到纳米级之间的厚度；将位于外侧的其中一超薄膜I与绝缘薄膜3制备一个整体，该超薄膜I密封各所述空腔31，对于绝缘薄膜3的另一侧(远离超薄膜I的一侧)设置有基底4，基底4与超薄膜I分别位于绝缘薄膜3的两个端面上，分别密封各空腔31，基底4采用半导体材料或者陶瓷材料，当为半导体基底4时，其需要进行掺杂处理，且掺杂材料为硅、碳化硅以及锗等，而当其为陶瓷基底4时，可以为氧化铝或氮化硅等材料制成；去除超薄膜I上的衬底2，同时安设两个焊盘5，且两个焊盘5分别与外侧的另一超薄膜I以及基底4电连接，将超薄膜I作为上电极，基底4作为下电极，两个焊盘5分别将两个电极处的电荷引出。在上述制作过程中，绝缘薄膜3可以采用化学沉积、物理沉积或者旋涂等方式来制备，而超薄膜I可以根据材质的不同也可以采用不同的方式制备，比如当超薄膜I为半导体化合物时，其可以采用化学沉积或物理沉积的方式制备，具体可以细化为金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、原子层沉积(ALD)、分子束外延(当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超薄膜的电容式压力传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：于一衬底上制备有依次叠合的至少一层超薄膜；制备一层绝缘薄膜，所述绝缘薄膜上蚀刻有至少一个空腔，所述空腔贯穿所述绝缘薄膜；位于外侧的其中一所述超薄膜与所述绝缘薄膜制备为一整体，该超薄膜密封各所述空腔，且于所述绝缘薄膜远离所述超薄膜的一侧设置有基底；去除所述衬底，安设两个焊盘，两个所述焊盘分别与外侧的另一所述超薄膜以及所述基底电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，付兴铭，曹钢，严晗，刘亦杰，郑怀，王小平，
申请(专利权)人：武汉大学，武汉飞恩微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42