[发明专利]一种电容式差压传感器及其输出特性计算方法与制作方法

摘要

本发明公开了一种电容式差压传感器及其输出特性计算方法与制作方法。应用理想气体状态方程和板壳理论建立了传感器静态及动态输出特性的计算方法，特别提出了一种真空高温退火加工感压膜的方法。本发明的一种新型的实时动态压力检测的差压传感器，传感器加工方法简单，具有较高的气体压力检测分辨率，无需复杂的SOI(Silicon‑On‑Insulator,绝缘衬底上的硅)或复杂的在硅片上刻蚀腔体和感压膜的方法，就可以通过将刻蚀的特定结构的沟槽高温真空退火，一步形成有圆孔的感压膜和腔体。

主权项

1.一种实时动态压力测量的电容式差压传感器的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、绘制单晶硅沟槽的图形，并制作出相应的掩膜版(300)；步骤S2、提供低电阻率的单晶硅衬底，利用甩胶机对单晶硅衬底(100)的上表面均匀地涂抹光刻胶，形成光刻胶层(200)；步骤S3、将掩膜版(300)上的图形利用光刻技术投影到光刻胶上，再利用深反应离子刻蚀DRIE将光刻胶上的图形刻蚀到单晶硅结构层，形成硅沟槽(301)，衬底中央区域(302)蚀刻出一定半径的圆形沟槽；步骤S4、高温无氧的环境下退火一段时间，单晶硅衬底(100)衬底表面的和沟槽上端的硅原子将发生迁移，使得沟槽表面能量最小化；此时，沟槽上的导角开始变圆，之后硅沟槽(301)开始慢慢封闭并形成掩埋的空腔(102)，而中央区域(302)的圆形沟槽在该退火后不会与其他硅片连接在一起，两边的沟槽深宽比达到一定比例时，沟槽上端的硅原子迁移将使沟槽上端形成完整的悬空感压膜硅层(105)，沟槽下端则留下空洞层即硅层中的体硅空腔(103)，中央区域(302)由于比较大不能在高温下与其他硅膜融合而形成开口圆孔(104)；步骤S5、在玻璃基底(400)上通过湿法刻蚀制作一定镂空的环形凹陷区域，再通过Au/Ti反应溅射法，将上电极(401)覆盖在玻璃凹陷区域，而玻璃基底(400)的凹陷区域周围则为下电极(402)；步骤S6、将步骤S5后的玻璃基底(400)上的下电极(402)与S4步骤形成的单晶硅衬底(100)通过阳极键合在一起，形成电容式差压传感器。