一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的硅電容真空傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的硅電容真空傳感器，涉及微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感器和真空傳感器制造領(lǐng)域，包括上極板、下極板、中間絕緣層、真空腔以及上下極板上的電引線焊盤(pán)，真空腔是上極板與中間絕緣層間、或者上極板、中間絕緣層與下極板間形成的密封腔，真空腔內(nèi)設(shè)計(jì)有絕緣支撐柱陣列，所述絕緣支撐柱的頂端面與上極板間留有空隙。本發(fā)明能有效測(cè)量高真空度、覆蓋真空度范圍大、制作工藝簡(jiǎn)單，有效解決現(xiàn)有技術(shù)的微型電容薄膜傳感器存在的敏感薄膜破裂、粘附失效以及所用玻璃材料放氣等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的硅電容真空傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器,尤其涉及一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電
容真空傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的微型電容薄膜真空傳感器包括:(1)廈門(mén)大學(xué)研究了 “基于MEMS技術(shù)的電容式微型真空傳感器”，如圖1所示，該電容式真空傳感器有兩個(gè)腔體，其中上面的腔體是一個(gè)真空腔，下面的腔體是鍵合形成的，此腔體不是密封的。該真空傳感器采用了玻璃-硅-玻璃的三明治結(jié)構(gòu)，由玻璃襯底、下電極、絕緣層、硅膜片(上電極)、上層密封用的玻璃組成，其中下電極濺射在玻璃襯底上，電極上生長(zhǎng)一絕緣層，硅膜是利用硅片的雙面光刻、擴(kuò)散和各向異性腐蝕技術(shù)形成的。主要采用P+硅自停止腐蝕技術(shù)和陽(yáng)極鍵合技術(shù)制作，真空傳感器的測(cè)量范圍為5X10_3?6X10_2Pa，具有較高的真空檢測(cè)靈敏度，但其技術(shù)不足是器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝繁瑣，尤其是由于硅敏感薄膜僅數(shù)微米厚，硅膜在大氣壓環(huán)境下將難以承受一個(gè)大氣壓力容易薄膜破裂，或者與玻璃襯底產(chǎn)生粘附而無(wú)法彈起導(dǎo)致失效。因此，該研究工作的結(jié)果到目前為止還沒(méi)有實(shí)用化。
[0003](2)浙江大學(xué)研究了“力平衡微機(jī)械真空傳感器”，如圖2所示，該電容式真空傳感器也采用了玻璃-硅-玻璃的三明治結(jié)構(gòu)，共有兩個(gè)腔體，其中上面的腔體是非密封，下面的腔體是一個(gè)真空腔作為參考腔體。為了使參考腔有高的真空度，使用了非蒸散吸氣劑來(lái)吸附參考腔中的殘余氣體。制作工藝上采用高摻雜硅自停止腐蝕技術(shù)精確控制硅敏感薄膜的厚度來(lái)制造出微米級(jí)厚的硅敏感薄膜，采用硅-璃鍵合技術(shù)形成真空參考腔體，采用噴砂工藝在玻璃上打孔制作電極弓I線。該傳感器共有兩個(gè)電容，一個(gè)為敏感電容，在0-200Pa的范圍內(nèi)敏感真空壓力的變化，另一個(gè)為驅(qū)動(dòng)電容，在其上施加電壓可以拓展真空壓力的檢測(cè)范圍。該結(jié)構(gòu)的真空傳感其靈敏度較高，但其不足同樣是器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝繁瑣，還需要使用吸氣劑來(lái)吸附參考腔中的殘余氣體。由于硅敏感薄膜僅數(shù)微米厚，第二次硅-玻璃鍵合時(shí)，在陽(yáng)極鍵合高電壓(約1000V)的靜電力作用下非常容易將硅可動(dòng)電極與玻璃襯底靜電吸合而導(dǎo)致失效。當(dāng)傳感器在大氣壓環(huán)境下，硅可動(dòng)電極也可能與玻璃襯底在巨大壓力作用下相互粘附而導(dǎo)致失效。同樣，該研究工作的結(jié)果到目前為止還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有的基于MEMS技術(shù)的電容薄膜真空傳感器可以獲得高靈敏度，用于5X 10_3Pa真空度的檢測(cè)，但其器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝繁瑣，尤其是數(shù)微米厚、毫米級(jí)尺寸硅敏感薄膜在大氣壓下薄膜破裂或與襯底的粘附問(wèn)題，導(dǎo)致難以實(shí)際應(yīng)用。其主要的原因包括:
a)電容薄膜真空傳感器的高靈敏度與超大壓力(一個(gè)大氣壓)過(guò)載要求的矛盾難以調(diào)
和；
b)傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用玻璃-硅-玻璃的三明治結(jié)構(gòu)，需要上、下兩個(gè)腔體；
c)工藝?yán)щy，如硅-玻璃陽(yáng)極鍵合時(shí)高電壓導(dǎo)致的硅敏感薄膜與襯底的吸合問(wèn)題、制作吸氣材料薄膜的MEMS工藝兼容性、p+硅自停止腐蝕；
d)工藝步驟繁瑣、冗長(zhǎng)，失敗風(fēng)險(xiǎn)大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種有效測(cè)量高真空、覆蓋真空度范圍大、制作工藝簡(jiǎn)單、解決現(xiàn)有技術(shù)的微型電容薄膜傳感器敏感薄膜破裂、粘附失效以及玻璃材料放氣問(wèn)題的基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供了以下技術(shù)方案:一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的硅電容真空傳感器，包括上極板，下極板，中間絕緣層，真空腔以及上下極板上的電引線焊盤(pán)，其特征在于真空腔是上極板與中間絕緣層間、或者上極板、中間絕緣層與下極板間形成的密封腔，真空腔內(nèi)設(shè)計(jì)有絕緣支撐柱陣列，所述絕緣支撐柱的頂端面與上極板間留有空隙。
[0007]作為優(yōu)選，上極板為硅敏感薄膜，所述硅敏感薄膜的厚度為0.5-20um,硅敏感薄膜優(yōu)選為單晶硅敏感薄膜，根據(jù)制造工藝的不同也可以是多晶硅敏感薄膜或非晶硅敏感薄膜。
[0008]中間絕緣層的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)硅敏感薄膜的物理支撐和與下極板的電絕緣，選材為與硅氣密性鍵合的絕緣材料，其與硅氣密性鍵合的絕緣材料優(yōu)選為二氧化硅或者二氧化硅層與氮化硅層的復(fù)合。中間絕緣層的厚度優(yōu)選為0.5-5um。
[0009]絕緣支撐柱陣列通常選擇與中間絕緣層相同的材料，在保證硅敏感薄膜不破裂、不塑性變形的條件下，通過(guò)優(yōu)化仿真確定絕緣支撐柱的尺寸和間隔，絕緣支撐柱的設(shè)計(jì)可以有很大的設(shè)計(jì)自由度。更具體地，絕緣支撐柱陣列里的各絕緣支撐柱呈均勻分布或非均勻分布，絕緣支撐柱橫截面的形狀和大小尺寸可以為相同或者不同，形狀可以為圓形、方形或其他任何能起到支持作用的截面形狀，絕緣支撐柱的橫截面積優(yōu)選為Ium2-1mm2,絕緣支撐柱之間的間距可以為相同或不同，絕緣支撐柱之間的間距的范圍為0-800微米，優(yōu)選50-100 微米。
[0010]本發(fā)明的下極板，常規(guī)選擇硅襯底，硅襯底最好為低阻硅，此時(shí)低阻硅襯底直接作為敏感電容的下板板。當(dāng)硅電容真空傳感器應(yīng)用在如使用射頻技術(shù)的無(wú)線真空傳感器方面時(shí)，為了降低襯底的損耗，可以中阻硅或高阻硅作為襯底材料。當(dāng)使用高阻硅作為襯底材料時(shí)，可以在高阻硅襯底表面進(jìn)行摻雜制作硅電容真空傳感器的底電極。
[0011]上述的硅電容真空器，其初始電容即絕對(duì)真空時(shí)的電容包括“不變初始電容”和“可變化的初始電容”兩上組成部分，減小不變初始電容的電容值可以提高敏感電容的相對(duì)變化量，從而提高硅電容真空傳感器的檢測(cè)靈敏度。在保證真空腔體鍵合密封性的前提下，硅敏感薄膜可以通過(guò)減小其邊緣部分，以減小硅電容真空傳感器的電容的不變化部分。為保證硅-硅鍵合腔體的氣密性，邊緣部分尺寸可以為數(shù)十微米至數(shù)百微米，具體需要保留的邊緣部分尺寸需要通過(guò)工藝實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
[0012]本發(fā)明的娃電容真空傳感器，其電極引線與其它電容傳感器一樣都會(huì)引入pF量級(jí)的雜散電容，該雜散電容會(huì)增大傳感器的總電容量，降低敏感電容的相對(duì)變化量。為了盡量降低引線雜散電容，所述的硅電容真空傳感器的上、下電極板的電引線焊盤(pán)優(yōu)選在芯片兩邊排布，盡量拉開(kāi)距離，以減小傳感器電極引線的寄生雜散電容。
[0013]本發(fā)明真空腔中的絕緣支撐柱陣列，可以有效保護(hù)硅敏感薄膜在大氣壓力下薄膜不破裂、并避免硅敏感薄膜與硅襯底的大面積接觸可能引起的粘附失效。另外，制造電容真空腔的主要材料是硅，不使用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)常用的Pyrex玻璃材料，有效防止了玻璃材料在真空系統(tǒng)中的“放氣”特性，避免了真空腔中的真空度變化或破壞的問(wèn)題，使得本發(fā)明電容真空腔體在不使用“消氣劑”的情況下，也同樣具有極好的真空度。
[0014]進(jìn)一步地,本發(fā)明娃電容真空傳感器可與同一結(jié)構(gòu)的參考電容同時(shí)置于同一娃芯片上，形成一對(duì)差分電容，實(shí)現(xiàn)真空度的高精度測(cè)量，所述參考電容的空腔連通外界待測(cè)環(huán)境。由于參考電容米用與本發(fā)明娃電容真空傳感器相同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，具有相同的電容初始值，因其空腔連通外界待測(cè)環(huán)境，參考電容的電容值不隨待測(cè)真空環(huán)境真空度變化而變化，與本發(fā)明娃電容真空傳感器的敏感電容構(gòu)成一對(duì)差分電容。參考電容可以降低真空傳感器非線性，消除外界溫度變化、電容漂移、老化等因素對(duì)硅電容真空傳感器測(cè)量精度的影響。在測(cè)量環(huán)境真空度時(shí)，敏感電容的電容值隨真空氣壓及其他外界因素(如溫度)的變化而變化，而參考電容的電容值只隨其他外界因素的變化而變化，不隨真空氣壓變化，兩者數(shù)值相減就可以得到電容值只與真空氣壓變化的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)硅電容真空傳感器高精度測(cè)量的功能。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步延伸，可將與本發(fā)明真空度檢測(cè)范圍相互銜接的多只硅電容真空傳感器同時(shí)設(shè)計(jì)在同一硅芯片上，形成超大量程硅電容真空傳感器。這些傳感器采用相同的制造工藝步驟，一般情況下僅需要改變硅敏感薄膜的尺寸，它們的膜厚相同，即可采用同一工藝、在一塊硅片上同時(shí)制造出不同真空度檢測(cè)范圍的硅電容真空傳感器。粗真空測(cè)量傳感器的硅敏感薄膜尺寸較小，其真空靈敏度較低，可以用于測(cè)量粗真空；高真空測(cè)量傳感器的硅敏感薄膜尺寸較大，其真空靈敏度較高，可以用于測(cè)量高真空。例如，當(dāng)硅薄膜的厚度為數(shù)微米時(shí)，粗真空測(cè)量傳感器的硅薄膜尺寸約為數(shù)百微米至I毫米量級(jí)，高真空測(cè)量傳感器的硅薄膜尺寸在I毫米到至10毫米量級(jí)。當(dāng)傳感器硅薄膜的厚度增加時(shí)，其硅薄膜尺寸需要相應(yīng)的增加。通過(guò)2或3只硅電容真空傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)融合，可以實(shí)現(xiàn)覆蓋10_5-105Pa真空度范圍，高達(dá)10個(gè)數(shù)量級(jí)的真空度覆蓋，大大突破了傳統(tǒng)真空傳感器3-4個(gè)數(shù)量級(jí)的真空底覆蓋范圍。這樣僅需要單一真空傳感器芯片就可以實(shí)現(xiàn)從大氣壓到高真空的測(cè)量，極大地降低了真空傳感器的體積、成本。實(shí)現(xiàn)高達(dá)10個(gè)數(shù)量級(jí)的真空度覆蓋，主要得益于本發(fā)明的硅電容真空傳感器超大壓力過(guò)載能力。真空度測(cè)量數(shù)據(jù)融合方法包括但不限于，當(dāng)測(cè)量粗真空時(shí)，高靈敏度的高真空測(cè)量傳感器處于過(guò)載狀態(tài)，但不會(huì)損壞，采用低靈敏度的粗真空測(cè)量傳感器的測(cè)量值作為輸出；當(dāng)測(cè)量高真空時(shí)，低靈敏度的粗真空測(cè)量傳感器輸出很小，采用高靈敏度的高真空測(cè)量傳感器的測(cè)量值作為輸出；當(dāng)真空度處于粗真空和高真空的過(guò)濾區(qū)域時(shí)，兩個(gè)傳感器均有輸出，可以取其中一個(gè)傳感器的測(cè)量值或兩個(gè)傳感器測(cè)量值的平均值作為最后的測(cè)量輸出。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的顯著不同是在于真空腔中設(shè)計(jì)了絕緣支撐柱陣列，其作用是在保護(hù)硅敏感薄膜在超大壓力過(guò)載，如I個(gè)大氣壓力，硅敏感薄膜不破裂、并避免硅敏感薄膜與硅襯底的大面積接觸可能引起的粘附失效。為了實(shí)現(xiàn)高真空度的檢測(cè)，真空傳感器將必須采用高靈敏度的硅敏感膜，一般高真空傳感器的檢測(cè)量程設(shè)計(jì)為IPa至10Pa，高靈敏的電容檢測(cè)電路可以分辨10_5Pa的真空度，但在I個(gè)大氣壓環(huán)境下，真空傳感器的過(guò)載高達(dá)一萬(wàn)至十萬(wàn)倍，大大超出了通常電容壓力傳感器的過(guò)載能力(通常在幾十至幾百倍)，如沒(méi)有特殊設(shè)計(jì)，硅敏感薄膜將破裂(間隙較大時(shí))或直接貼合到襯底上(間隙較小時(shí))。如果硅敏感薄膜直接貼合到襯底上，將存在很大的風(fēng)險(xiǎn)將硅敏感薄膜粘附到襯底而無(wú)法彈起引起傳感器失效，這是在微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)中很常見(jiàn)的“粘附效應(yīng)”，尤其是在傳感器的制造過(guò)程中和傳感器長(zhǎng)期超大壓力過(guò)載的情況下。通過(guò)本發(fā)明的絕緣支撐柱陣列，巧妙地為超大壓力過(guò)載的硅敏感薄膜提供了支撐，同時(shí)也大大減少了硅敏感薄膜與襯底的貼合面積，從而從根本上消除了硅敏感薄膜與硅襯底的大面積接觸引起的粘附失效。
[0017]本發(fā)明的有益效果:1)引入絕緣支撐柱陣列作為硅敏感薄膜在大壓力過(guò)載時(shí)的支撐和防粘附結(jié)構(gòu)，有效解決了硅電容真空傳感器的高靈敏度與超大壓力(一個(gè)大氣壓)過(guò)載要求的矛盾，真空傳感器不僅在制造過(guò)程中遇到大氣壓或溶液時(shí)不會(huì)被損壞，而且在使用中可以承受I個(gè)大氣壓的超大過(guò)載，并可以長(zhǎng)期在大氣壓下保存而不失效。
[0018]2 )硅電容真空傳感器的超大壓力(一個(gè)大氣壓)過(guò)載能力，保證了本發(fā)明的硅電容真空傳感器可以通過(guò)多傳感器的組合實(shí)現(xiàn)高達(dá)10個(gè)量級(jí)的真空度檢測(cè)覆蓋，而且該傳感器的組合可以通過(guò)相同的制造工藝來(lái)一次制造完成；
3)硅電容真空傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用硅-硅雙層全硅結(jié)構(gòu)，無(wú)材料放氣問(wèn)題，可靠性高，還可以應(yīng)用于高溫環(huán)境的真空度測(cè)量；
4)本發(fā)明采用體娃微機(jī)械工藝或表面微機(jī)械工藝制作，其制造工藝成熟、穩(wěn)定，工藝流程簡(jiǎn)單，可以批量制造，制造成品率高，大幅降低成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基于MEMS技術(shù)的電容式微型真空傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)力平衡微機(jī)械真空傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的主視圖。
[0022]圖4為圖3的俯視圖。
[0023]圖5示出了硅敏感薄膜壓在SiO2微支撐柱陣列上部分的形變位移。
[0024]圖6示出了硅敏感薄膜壓在SiO2微支撐柱陣列上部分的應(yīng)力情況。
[0025]圖7為硅敏感薄膜壓在SiO2微支撐柱陣列上整體的應(yīng)力情況。
[0026]圖8為氣壓和硅敏感薄膜最大位移之間的關(guān)系曲線圖。
[0027]圖9為差分電容真空傳感器。
[0028]圖10為超大量程硅電容真空傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1:一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器，包括上極板001,下極板002，中間絕緣層003，真空腔004以及上下極板(001、002)上的電引線焊盤(pán)005，上極板001為硅敏感薄膜，真空腔004是上極板001、中間絕緣層003與下極板002間形成的密封腔，真空腔004內(nèi)設(shè)計(jì)有絕緣支撐柱006陣列，所述絕緣支撐柱006的頂端面與上極板001間留有空隙，所述硅敏感薄膜的厚度為5um，所述中間絕緣層003為二氧化硅，中間絕緣層003厚度為2um，絕緣支撐柱006陣列里的各絕緣支撐柱006呈均勻分布，絕緣支撐柱006橫截面的形狀為圓形，大小和尺寸相同，絕緣支撐柱006的橫截面積為50um2，絕緣支撐柱006之間的間距相同，間距為100微米。
[0030]實(shí)施例2:參照實(shí)施例1，硅敏感薄膜的厚度為10um，中間絕緣層003厚度為5um，絕緣支撐柱006陣列里的各絕緣支撐柱呈非均勻分布，絕緣支撐柱006橫截面的形狀為方形，大小和尺寸不相同，絕緣支撐柱006的橫截面積在Ium2-1mm2間，絕緣支撐柱006之間的間距相同，間距為500微米。
[0031]實(shí)施例3，參考實(shí)施例1，真空腔004是上極板001與中間絕緣層003間形成的密封腔，所述中間絕緣層003為二氧化硅層與氮化硅層的復(fù)合，中間絕緣層厚3 um,硅敏感薄膜的厚度為0.5um,絕緣支撐柱006陣列里的各絕緣支撐柱呈非均勻分布，絕緣支撐柱006橫截面的形狀為圓形，大小和尺寸相同，絕緣支撐柱006的橫截面積是lOOum2，絕緣支撐柱006之間的間距不相同，間距在0-800微米間。
[0032]實(shí)施例4，參考實(shí)施例1，真空腔004是上極板001與中間絕緣層003間形成的密封腔，所述中間絕緣層003為二氧化硅層與氮化硅層的復(fù)合，硅敏感薄膜的厚度為20um，中間絕緣層003厚度為0.5um,絕緣支撐柱006陣列里的各絕緣支撐柱006呈非均勻分布，絕緣支撐柱006橫截面的形狀為圓形，大小和尺寸不相同，絕緣支撐柱006的橫截面積在Ium2-1mm2間，絕緣支撐柱006之間的間距不相同，間距在50-100微米間。
[0033]實(shí)施例5, —種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,實(shí)施例1-4之一或類(lèi)似的敏感電容與同一結(jié)構(gòu)的參考電容同時(shí)置于同一娃芯片上，形成一對(duì)差分電容，所述參考電容的空腔連通外界待測(cè)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)真空度的高精度測(cè)量。
[0034]實(shí)施例6:一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,真空度檢測(cè)范圍相互銜接的多只硅電容真空傳感器(結(jié)構(gòu)參考實(shí)施例1-4和類(lèi)似)同時(shí)設(shè)計(jì)在同一硅芯片上，形成超大量程硅電容真空傳感器。
[0035]本發(fā)明上述實(shí)施例的制作工藝可以用體娃微機(jī)械工藝或表面微機(jī)械工藝。
[0036]以下為進(jìn)行仿真分析硅敏感薄膜壓力過(guò)載下的情況和正常測(cè)量時(shí)的檢測(cè)情況:
I)在一個(gè)大氣壓即過(guò)載情況下對(duì)本發(fā)明的真空傳感器進(jìn)行仿真:在圖5和圖6中，硅敏感薄膜壓在絕緣支撐柱陣列部分形變約為4納米，應(yīng)力最大約為15MPa，硅敏感薄膜沒(méi)有接觸到硅襯底短路，也不會(huì)達(dá)到硅的斷裂強(qiáng)度6.9GPa發(fā)生斷裂；在圖7中，硅敏感薄膜中間部分由絕緣支撐柱陣列支撐，邊緣部分應(yīng)力最大約為35MPa，也沒(méi)達(dá)到硅的斷裂強(qiáng)度6.9GPa，不會(huì)發(fā)生斷裂，即本發(fā)明的硅敏感膜在一個(gè)大氣壓的過(guò)載下不會(huì)破裂。
[0037]2)在KT4Pa到IPa的情況下，由圖8氣壓和最大位移曲線可知，在該氣壓范圍內(nèi)，氣壓和電容上極板中心的最大位移量成正比。由C= ε f/d，在不受力和在0.0OOlPa的作用下，電容變化量為Λ e0SX Δ d/cf 2，代入一組數(shù)據(jù)(電容板初始間距d=2um，硅敏感薄膜半徑r=3mm)可求得Λ C約為0.22fF，即從真空到0.0OOlPa的電容變化量約為0.22fF ；同理可求得從真空到0.0OlPa的電容變化量約為2.2fF，故要想檢測(cè)氣壓從0.0OOlPa到
0.0OlPa的變化，電路需要識(shí)別2.2-0.22?2fF的電容變化，根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)，2fF的電容變化檢測(cè)是可以實(shí)現(xiàn)的。從而也解決了檢測(cè)氣壓從KT4Pa變化到IPa的難題，具有很高的真空檢測(cè)靈敏度。
【權(quán)利要求】
1.一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器，包括上極板、下極板、中間絕緣層、真空腔以及上下極板上的電引線焊盤(pán)，其特征在于真空腔是上極板與中間絕緣層間、或者上極板、中間絕緣層與下極板間形成的密封腔，真空腔內(nèi)設(shè)計(jì)有絕緣支撐柱陣列，所述絕緣支撐柱的頂端面與上極板間留有空隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器，其特征在于上極板為硅敏感薄膜，所述硅敏感薄膜的厚度為0.5-20um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器，其特征在于中間絕緣層為與硅氣密性鍵合的絕緣材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,其特征在于中間絕緣層為二氧化硅或者二氧化硅層與氮化硅層的復(fù)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,其特征在于中間絕緣層的厚度為0.5-5um。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器，其特征在于絕緣支撐柱陣列里的各絕緣支撐柱呈均勻分布或非均勻分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,其特征在于絕緣支撐柱橫截面的形狀和大小尺寸相同或者不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,其特征在于絕緣支撐柱的橫截面積為Ium2-1mm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,其特征在于絕緣支撐柱之間的間距相同或不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,其特征在于絕緣支撐柱之間的間距為0-800微米。
11.權(quán)利要求1-10所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,與同一結(jié)構(gòu)的參考電容同時(shí)置于同一硅芯片上，形成一對(duì)差分電容，所述參考電容的空腔連通外界待測(cè)環(huán)境。
12.權(quán)利要求1-10所述的一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的娃電容真空傳感器,真空度檢測(cè)范圍相互銜接的多只硅電容真空傳感器同時(shí)設(shè)計(jì)在同一硅芯片上，形成超大量程硅電容真空傳感器。
【文檔編號(hào)】G01L21/00GK103994854SQ201410162059
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】吳亞明, 劉京, 孫艷美, 姚朝輝, 徐永康 申請(qǐng)人:江蘇森博傳感技術(shù)有限公司