[实用新型]一种绝压传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体地说是一种利用单晶硅材料、利用微电子和微机械加工融合技术制作的绝压传感器。

背景技术

硅电容型压力传感器是一种新型的结构型压力传感器，其核心敏感器件采用单晶硅材料，利用微电子和微机械加工融合技术制作，由于硅材料弹性体的材料的自身优势，使硅电容传感器与以往的金属电容传感器相比，在测量精度、稳定性等方面都具有更加明显的优势。硅电容传感器的核心敏感器件把外加的大气压力信号转换为相应的电容变化，检测电路则把电容的变化转换为需要的电信号，对该电信号进行处理就可以得到响应的输出信号。作为智能压力变送器的核心压力检测部件，可以在多个测量中得到应用。

传统的压力传感器通常是机械式的，体积相对来说比较大，这样对集成化和微型化有很多的不利。如果使用MEMS技术之后，上面所说的缺点就可以得以解决，而且可以使它的性能变得更加的好，还可以使成本大大地降低。现在使用了MEMS技术之后得到广泛应用的压力传感器一般分为电容式和压阻式两类。电容式压力传感器的温漂比较小，精密度很好，但是它的线性度比较差，而且很容易受到寄生电容的有关影响。而压阻式压力传感器跟它相比，温漂就比较大、精密度比较低以及一致性比较差，但是它的线性度却是很好的。随着电子技术的发展，应用电路对电容传感器的线性补偿非常容易实现，电容压力传感器由于具有精度高的优势，在高性能的压力测量方面具有很好的优势。

目前，硅电容压力传感器核心部件是由玻璃-硅-玻璃形成的差动电容结构实现，在不考虑外部封装结构的情况下，由于玻璃和硅为异种材料，其特性存在差异，导致最终形成的检测部件的特性受到温度、静压的影响，导致传感器的输出信号具有比较大的温度漂移和静压误差。

电容压力传感器应用领域有：工业过程检测、环境的监测、气象的预报、航天和航空等等，在这些领域里，它的应用是十分广泛的。分为压差式（差压、表压）、绝压式。在某些测量环境下比如测量大气压时，无法使用压差传感器，因为被测的是相对真空状态下的绝对压，由于压差传感器是测量两点之间压差的测量单元，即不能测量绝对压力。绝压型传感器其结构设计及工艺实现方面有比较大的差异。

对于电容型绝压传感器，其测量电容处于真空腔室内，其敏感电容电极必须引出到腔室外，以实现电容检测。采用硅-玻璃结构的绝压传感器其内部极板导出线是穿过键合面与外部电极连接的，键合面气密性不易有效保证，会导致微漏气传感器出现输出漂移，致使传感器无法正常工作。为保证在长时间使用的情况下传感器正常工作，需要一种能够长久保持真空腔室密闭状态的结构。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电容型的利用单晶硅材料、利用微电子和微机械加工融合的绝压传感器。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括有玻璃—硅复合极板和硅可动极板，其特征是：在硅可动极板下固定一个玻璃—硅复合极板，所述硅可动极板是在两面抛光的硅片层两侧的中心岛部分固定有氧化硅层，硅片层的一端侧面固定有金属导电层，该硅片层的厚度为380～420微米；所述玻璃—硅复合极板是玻璃层固定在单晶硅材料层上方，玻璃层中心位置带有通孔，与玻璃层上的通孔对应的硅片上固定有金属层，在该金属层上方固定有电极层；在所述单晶硅材料层上的一端同样固定有金属导电层。

上述电容型绝压传感器的制作方法是如下：其中玻璃—硅复合极板制造方法为：

首先对单晶硅材料进行热氧化，然后对热氧化后的单晶硅材料进行光刻，形成带有开孔的氧化屏蔽膜，再进行对单晶硅材料层整体进行各项异性腐蚀，腐蚀厚度5微米，去掉氧化屏蔽膜，并在开孔位置腐蚀出电极槽，在单晶硅材料带有电极槽的一侧溅射金属层，对金属层光刻去除多余金属并合金，制成电极；在玻璃层相对于单晶硅材料的电极位置制出通孔，将通孔与电极同心定位并固定后，对单晶硅材料和玻璃层进行静电封接；在封接后的玻璃—硅极板上玻璃层表面溅射金属层，最后进行光刻，保留通孔处由金属形成的电极层及电极槽内的金属层；

硅可动极板的制造方法为：对厚度为380~420微米的双面抛光硅片层进行热氧化，对氧化后的硅片层进行光刻、去胶，光刻时保留中心岛处的氧化膜，对于硅片层进行各项异性腐蚀，在中心岛边缘腐蚀出凹陷，形成电容间隙，再次对硅片层进行热氧化并光刻，依旧保留中心岛处的氧化膜，再次进行各项异性腐蚀，消除硅片层两端的氧化层；对硅片一端的上表面进行局部金属溅射，并对溅射后产生的金属层进行光刻，制出电极。