微机电压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种微机电压力传感器，其包括一个基底、一个介质隔离层、至少两个电极及一个振动膜。该基底具有一个声腔。该介质隔离层形成在该基底上，该介质隔离层具有与该声腔相通的通孔。该至少两个电极分别形成在介质隔离层上。该振动膜覆盖介质隔离层的通孔。其中，该振动膜包括至少一个碳纳米管结构，该碳纳米管结构的两端分别与该两个电极电连接。所述的微机电压力传感器，通过振动膜内嵌碳纳米管，以增加振动膜的顺度，从而可提高微机电压力传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微机电系统器件，尤其涉及一种微机电压力传感器。
技术介绍
基于硅基片的孩支才几电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS ) 器件，如微机电压力传感器已经有近20年的研究历史，由于其良好的性能及 易于批量生产等优点，可望逐步在移动通讯、多媒体系统、消费电子和助听 器等方面替代传统的驻极体麦克风(Electret Condenser Microphone, ECM )。目前的微机电压力传感器一般包括两个部分，即传感部分和专用集成电 路部分，该传感部分具有与声音响应的振动膜。然而该传感部分产生的电压 负载能力非常小，因此，必须与专用集成电路部分提供的高输入阻抗、低噪 声的前置放大器连接。这使目前微机电压力传感器的电路设计复杂，成本增 加。另一方面，对微机电压力传感器的传感部分的设计主要是振动膜的设计。 微机电压力传感器要使每个微机电压力传感器的传感部分尽量小，为了微机 电压力传感器的灵敏度，就要求增大振动膜的顺度。碳纳米管有非常好的机 械特性和压阻特性，内嵌碳纳米管阵列的薄膜可以做得非常薄，因而可以大 大地提高膜的顺度，且有足够的机械性能。这在文献中有揭示，文献 "Nano-Electromechanical Displacement Sensing Based on Single-Walled Carbon Nanotubes" ( C. Stampfer etc, Nano letters, 2006， Vol.6, No.7, pp.1149-1453.)中提到"碳纳米管沿轴向被拉伸时，其电阻将产生非常明显 的变化，这种变化可以通过电的方式4企测到"。而目前的微才几电压力传感器并 未采用碳纳米管结构。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种内嵌碳纳米管结构的的微机电压力传感器。 一种微机电压力传感器，其包括 一个基底、 一个介质隔离层、至少两个电极及一个振动膜。该基底具有一个声腔。该介质隔离层形成在该基底上， 该介质隔离层具有与该声腔相通的通孔。该至少两个电极分别形成在介质隔 离层上。该振动膜覆盖介质隔离层的通孔。其中，该振动膜包括至少一个碳 纳米管结构，该碳纳米管结构的两端分别与该两个电极电连接。所述的微机电压力传感器，通过振动膜内嵌碳纳米管结构，以增加振动 膜的顺度，从而可提高微机电压力传感器的灵敏度。附图说明图l为本专利技术第一实施例提供的一种微机电压力传感器的截面示意图。 图2为图1中微机电压力传感器的俯视示意图。图3为本专利技术第二实施例提供的一种微机电压力传感器的俯视示意图。 图4为本专利技术第三实施例提供的一种微机电压力传感器的截面示意图。 图5为图4中微机电压力传感器的俯视示意图。图6为本专利技术第四实施例提供的一种微机电压力传感器的俯视示意图。 图7为本专利技术第五实施例提供的一种微机电压力传感器的截面示意图。 图8为本专利技术第六实施例提供的一种微机电压力传感器的截面示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步的详细说明。请一并参阅图1及图2，本专利技术提供一种微机电压力传感器100，该微机电 压力传感器100包括一个基底102、形成在该基底102上的一个介质隔离层104、 分别形成在该介质隔离层104上的两个电才及106及一个振动膜108。该基底102的背部具有一个声腔110，该声腔110通常由硅片通过背部体刻 蚀工艺制备，它的功能是提高传感器100的灵敏度。该基底102的材料选自半 导体材料，优选为硅片，该硅片可为半导体工艺中常用的轻掺杂的n型硅片、 p型硅片或本征硅片。该介质隔离层104具有与该声腔110相通的通孔112,优 选的，该介质隔离层104的材料可选自二氧化硅(Si02)或氮化硅(Si3N4)，该 介质隔离层104的厚度为2 IO微米，其具有隔离和支撑作用。该振动膜108形成在介质隔离层104上并覆盖介质隔离层104的通孔112, 该振动膜108包括两层有机膜114及多个带状碳纳米管结构116,本实施例中， 该多个碳纳米管结构116为碳纳米管。有机膜114的材料一般为有机材料，如 二氯代环二聚体(ParyleneC)或聚酰氨等。该多个碳纳米管116位于振动膜108内的同 一平面且相互间隔平行排列。 各碳纳米管116可以是从超顺排碳纳米管阵列或其它碳纳米管阵列拉取所形 成的碳纳米管。优选的，该多个碳纳米管116的定向排列方向是相互平行的。 振动膜108上的压力变化引起碳纳米管116沿轴向方向的形变，从而碳纳米管 116的阻值发生变化，该阻值的变化可通过外接电路，以便被外部的检测电路 测量到，从而实现将机械形变转化为电信号输出。该两个电极106呈长条状形成在介质隔离层104之上。各碳纳米管116的两 端延伸至振动膜108之外且与两个电极106电连接，因此，各碳纳米管116之间 形成电路的并联关系。另外，为平衡微机电压力传感器100在大气中的静压力，该振动膜108开 设多个小孔118。该微机电压力传感器100进一步包括一个背板120，该背板120 是设置于基底102与介质隔离层104之间。该背板120对应通孔112的位置上开 设有多个声学孔122。背板120的材料通常是高掺杂的硅，如浓硼扩散的硅。 该背板120的设置可提供声学阻尼，以使微机电压力传感器100在宽的频率范 围内，得到平坦的频率响应。请参阅图3，本专利技术第二实施例提供一种微机电压力传感器200。该微机 电压力传感器200具有多个形成在介质隔离层204之上的电才及206。该多个电相^ 206在介质隔离层204两侧边上i殳置成平行的相隔一定距离的两列。各个石友纳管216的一端同时与一个电才及206电连接，相邻的两个石灰纳米管216的另一端分 别与同一列上相邻的两个电极206电连接，从而使各个碳纳米管216的两端分 别与各个电极206电连接而使各碳纳米管216之间形成电路的串联关系。请一并参阅图4及图5，本专利技术第三实施例提供的一种微机电压力传感器 300,该微机电压力传感器300与本专利技术第一实施例的微机电压力传感器100 不同之处在于，该微机电压力传感器300包括多个交叉排列的碳纳米管316及 形成在介质隔离层304上的四个电极306，该多个石友纳米管316位於振动膜308 的两个不同平面内，位于同 一平面内的多个石友纳米管316彼此间隔地平行设 置，位于不同平面的各个碳纳米管316是彼此绝缘的且相互垂直地排列。该四个电极306分别分布于振动膜308之四周。在同一个平面内，各个碳纳米管316的一端连接于同一个电极306,另一 端同时连接于另一个电极306,因此，同一个平面内各个碳纳米管316之间形 成并联关系。采用双层碳纳米管316嵌入至振动膜308,可以增加本实施例的 微机电压力传感器300的灵敏度。本实施例中，该双层碳纳米管的定向排列方 向是相互垂直的，可以理解的是，该双层碳纳米管的定向排列方向还可以相 交成其它锐角。请参阅图6，本专利技术第四实施例提供的一种微机电压力传感器400。该微 机电压力传感器400与本专利技术第二实施例的微机电压力传感器200不同之处在 于，该微机电压力传感器400包括多个交叉排列的碳纳米管416及形成在介质 隔离层404上的多个电极4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电压力传感器，其包括：　一个基底，该基底具有一个声腔；　形成在该基底上的一个介质隔离层，该介质隔离层具有与该声腔相通的通孔；及　分别形成在介质隔离层上的至少两个电极及一个振动膜，该振动膜覆盖介质隔离层的通孔，其特征在于，该振动膜包括至少一个碳纳米管结构，该碳纳米管结构的两端分别与该两个电极电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔东海，姚湲，姜开利，刘亮，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]