一种电容式微机电传感器制造技术

本申请公开了一种电容式微机电传感器。所述电容式微机电传感器包括衬底、支撑层和振动层，所述支撑层设置在所述衬底上，所述振动层设置在所述支撑层上，所述支撑层中具有镂空区，所述镂空区在所述衬底与所述振动层之间形成有空腔，所述振动层与所述支撑层连接的部分为固定部，所述振动层与所述空腔对应的部分为振动部。本申请实施例通过结合振动部中心区域的横电容和边缘区域的纵电容，使得能够在外界压力的作用下，利用振动部上这两个区域相反方向的运动以及相反的电容间距变化，形成差分电容结构，从而提高电容式微机电传感器的感测灵敏度和感测线性度。敏度和感测线性度。敏度和感测线性度。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式微机电传感器


[0001]本申请属于微机电系统
，具体地，涉及一种电容式微机电传感器。

技术介绍

[0002]随着信息化时代的发展，微机电传感器的应用领域愈渐广泛，尤其是消费类电子设备以及可穿戴电子设备。其中，电容式微机电传感器基于电容器原理可以将压力值转换为电容值，以能够便捷地实现压力感测，且具有结构设计简单、制作工艺难度小等优点，故而也广受亲睐。
[0003]但是，在现有的电容式微机电传感器中，一般采用单平板电容实现压力感测，也即感测部分仅包括单个敏感电容，这导致了电容式微机电传感器的感测灵敏度欠缺。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种电容式微机电传感器的新技术方案。
[0005]根据本申请实施例提供了一种电容式微机电传感器。
[0006]所述电容式微机电传感器包括：
[0007]衬底、支撑层和振动层，所述支撑层设置在所述衬底上，所述振动层设置在所述支撑层上，所述支撑层中具有镂空区，所述镂空区在所述衬底与所述振动层之间形成有空腔，所述振动层与所述支撑层连接的部分为固定部，所述振动层与所述空腔对应的部分为振动部；
[0008]在所述空腔内，所述振动部的中心区域上设置有至少一个中心可动极板，所述衬底上设置有至少一个中心固定极板，所述中心固定极板以及所述中心可动极板与所述振动层平行，所述中心可动极板与所述中心固定极板的位置一一对应构成横电容；
[0009]在所述空腔内，所述振动部的边缘区域设置有至少一个边缘可动竖极板，所述衬底上设置有至少一个边缘固定竖极板，所述边缘固定竖极板以及所述边缘可动竖极板与所述振动层垂直，所述边缘可动竖极板与所述边缘固定竖极板一一对应构成纵电容。
[0010]可选地，两个所述中心可动极板和两个所述中心固定极板，以构成两个所述横电容；
[0011]两个所述边缘可动竖极板和两个所述边缘固定竖极板，以构成两个所述纵电容；
[0012]两个所述横电容和两个所述纵电容构成惠斯通桥式电路。
[0013]可选地，所述边缘固定竖极板相对于所述边缘可动竖极板更靠近所述振动部的中心区域；
[0014]所述横电容与所述纵电容用于构成差分电容。
[0015]可选地，构成所述纵电容的一对边缘可动竖极板与边缘固定竖极板之间的间距为预定电极间距。
[0016]可选地，在所述振动层的朝向所述空腔的一侧，所述振动层上设置有连接结构，所述中心可动极板设置在所述连接结构上，所述连接结构间隔在所述振动层与所述中心可动
极板之间。
[0017]可选地，所述衬底上形成有衬底隔离层，所述支撑层设置在所述衬底隔离层上，所述中心固定极板设置在所述衬底隔离层上。
[0018]可选地，所述振动层上开设有贯穿的穿孔。
[0019]可选地，在所述振动层的远离于所述空腔的表面上设置有封堵件，所述封堵件封闭所述穿孔。
[0020]可选地，在所述振动层的远离于所述空腔的表面上设置有密封罩，所述密封罩中具有密封腔，所述密封罩罩在所述振动层的振动部上，所述密封腔通过所述穿孔与所述空腔连通。
[0021]可选地，在所述固定部上设置有电连接焊盘，所述电连接焊盘与所述横电容和纵电容的基板一一对接。
[0022]本申请实施例的技术效果在于，通过结合振动部中心区域的横电容和边缘区域的纵电容，使得能够在外界压力的作用下，利用振动部上这两个区域相反方向的运动以及相反的电容间距变化，形成差分电容结构，从而提高电容式微机电传感器的感测灵敏度和感测线性度。
[0023]通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0024]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
[0025]图1为本申请实施例的一种电容式微机电传感器的一个示意图；
[0026]图2为本申请实施例的一种电容式微机电传感器的另一个示意图；
[0027]图3为本申请实施例的一种电容式微机电传感器的一个俯视图；
[0028]图4为图3中四组电容的一个等效示意图；
[0029]图5为本申请实施例的一种电容式微机电传感器的一个制备工艺图；
[0030]图6为本申请实施例的一种电容式微机电传感器的再一个结构示意图。
[0031]附图标记：
[0032]1、衬底；11、中心固定极板；12、边缘固定竖极板；13、衬底隔离层；2、支撑层；21、空腔；3、振动层；31、固定部；311、电连接焊盘；32、振动部；321、中心可动极板；322、边缘可动竖极板；33、连接结构；34、穿孔；35、封堵件；36、密封罩。
具体实施方式
[0033]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0034]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0035]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适
当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0036]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0037]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0038]根据本专利技术实施例提供了一种电容式微机电传感器。电容式微机电传感器多使用多晶硅等材料作为敏感膜材料，当敏感膜在外界压力作用下变形时，敏感膜与底部固定电极之间的电容量会发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号，以实现压力信号至电信号的转换。
[0039]如图1
‑
图6所示，本专利技术实施例提供的电容式微机电传感器包括：
[0040]衬底1、支撑层2和振动层3，所述支撑层2设置在所述衬底1上，所述振动层3设置在所述支撑层2上，所述支撑层2中具有镂空区，所述镂空区在所述衬底1与所述振动层3之间形成有空腔21，所述振动层3与所述支撑层2连接的部分为固定部31，所述振动层3与所述空腔21对应的部分为振动部32；
[0041]在所述空腔21内，所述振动部32的中心区域上设置有至少一个中心可动极板321，所述衬底1上设置有至少一个中心固定极板11，所述中心固定极板11以及所述中心可动极板321与所述振动层3平行，所述中心可动极板321与所述中心固定极板11的位置一一对应构成横电容；
[0042]在所述空腔21内，所述振动部32的边缘区域设置有至少一个边缘可动竖极板322，所述衬底1上设置有至少一个边缘固定竖极板12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式微机电传感器，其特征在于，包括：衬底(1)、支撑层(2)和振动层(3)，所述支撑层(2)设置在所述衬底(1)上，所述振动层(3)设置在所述支撑层(2)上，所述支撑层(2)中具有镂空区，所述镂空区在所述衬底(1)与所述振动层(3)之间形成有空腔(21)，所述振动层(3)与所述支撑层(2)连接的部分为固定部(31)，所述振动层(3)与所述空腔(21)对应的部分为振动部(32)；在所述空腔(21)内，所述振动部(32)的中心区域上设置有至少一个中心可动极板(321)，所述衬底(1)上设置有至少一个中心固定极板(11)，所述中心固定极板(11)以及所述中心可动极板(321)与所述振动层(3)平行，所述中心可动极板(321)与所述中心固定极板(11)的位置一一对应构成横电容；在所述空腔(21)内，所述振动部(32)的边缘区域设置有至少一个边缘可动竖极板(322)，所述衬底(1)上设置有至少一个边缘固定竖极板(12)，所述边缘固定竖极板(12)以及所述边缘可动竖极板(322)与所述振动层(3)垂直，所述边缘可动竖极板(322)与所述边缘固定竖极板(12)一一对应构成纵电容。2.根据权利要求1所述的电容式微机电传感器，其特征在于，包括：两个所述中心可动极板(321)和两个所述中心固定极板(11)，以构成两个所述横电容；两个所述边缘可动竖极板(322)和两个所述边缘固定竖极板(12)，以构成两个所述纵电容；两个所述横电容和两个所述纵电容构成惠斯通桥式电路。3.根据权利要求1所述的电容式微机电传感器，其特征在于，所述边缘固定竖极板(12)相对于所述边缘可动竖极板(322)更靠近所述振动部(32)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恩成，陈磊，张强，王栋杰，胡洪，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：