一種臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種傳感器技術(shù)，特別是一種臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的真空微電子壓力傳感器具有靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好和抗輻射等優(yōu)點，但由于結(jié)構(gòu)上的限制無法在進一步提高其性能。真空微電子壓力傳感器的陰陽極間距直接影響傳感器的靈敏度和壓力測量范圍，減小陰陽極間距有利于提高傳感器的靈敏度，但間距過小會限制傳感器的壓力測量范圍，兩者兼顧相互矛盾。在實際測量應用中，為了增強功能性與使用范圍更需要進一步提高靈敏度和擴大量程，如何解決這一矛盾已成為難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏度寬量程的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器。其特點是將傳統(tǒng)的平面陣列陰極真空微電子壓力傳感器的結(jié)構(gòu)改變?yōu)榕_階陣列陰極真空微電子壓力傳感器，提高了傳感器的靈敏度和量程。
[0004]傳統(tǒng)的平面陣列陰極真空微電子壓力傳感器如圖1所示。I為陽極壓力敏感膜；2為平面尖錐陣列陰極；3為真空腔；4為絕緣層。
[0005]本發(fā)明的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器如圖2所示。I為陽極壓力敏感膜；2為尖錐陣列陰極；3為真空腔；4為絕緣層；5為凹進臺階。
[0006]如圖1所示，傳統(tǒng)的平面陣列陰極真空微電子壓力傳感器其發(fā)射尖錐是分布在同一平面上，傳感器的陰陽極間距直接影響傳感器的靈敏度和壓力測量范圍。減小陰陽極間距有利于提高傳感器的靈敏度，但間距過小會限制傳感器的壓力測量范圍，兩者兼顧相互矛盾。
[0007]本發(fā)明的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器(見圖2)的陰極是有一個臺階，發(fā)射尖錐分布在臺階上下，從而解決了提高靈敏度和擴展量程相互限制的難題。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]I)陽極壓力敏感膜I受壓時的變形量取決于敏感膜的材料、厚度和面積；
[0010]2)臺階的高度以及臺階框包圍的面積與陰極陣列總面積的比例要根據(jù)陽極敏感膜變形程度來設(shè)計，一般臺階高度為I?20 μ m、凹進臺階的邊長與陰極陣列的外邊長之比為 1/4 ?3/4 ；
[0011]3)陰陽極之間的場強要足夠強，使得陰極能夠產(chǎn)生電子發(fā)射，場強大小主要取決于陰陽極所加的電壓、陰陽極間距以及陰極尖錐的曲率半徑。在陽極壓力敏感膜I與尖錐陣列陰極2之間是一真空腔3，陽極壓力敏感膜I與尖錐陣列陰極2封接處有一絕緣層4。
【附圖說明】
[0012]圖1是傳統(tǒng)平面陣列陰極真空微電子壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖2是本發(fā)明的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器，其臺階陣列尖錐陰極的制作工藝主要包括兩部分:首先制作臺階，然后在臺階上下同時制作尖錐陣列，具體實施例如下:
[0015]1、清洗11〈100>單晶硅片；
[0016]2、熱氧化生長S12100埃；
[0017]3、低壓化學氣相沉積(LPCVD)生長Si3N4100埃；
[0018]4、光刻臺階框；
[0019]5、反應離子刻蝕去除臺階框中的Si3N4 ；
[0020]6、緩沖氫氟酸(BHF)去除臺階框中S12 ；
[0021]7、去除光刻膠；
[0022]8、對臺階框中的硅進行化學腐蝕出臺階；
[0023]9、氫氟酸(H F)去除樣品表面剩余的Si3N4和S12 ；
[0024]10、熱氧化生長S12100埃；
[0025]11、低壓化學氣相沉積(LPCVD)生長Si3N4100埃；
[0026]12、在臺階上下同時光刻陣列；
[0027]13、反應離子刻蝕去除未受光刻膠保護的Si3N4 ；
[0028]14、緩沖氫氟酸(BHF)去除未受光刻膠保護的S12 ；
[0029]15、去除光刻膠；
[0030]16、對臺階上下的硅同時進行化學腐蝕出硅尖陣列。
【主權(quán)項】
1.一種臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器，其特征在于:包括陽極壓力敏感膜(I);尖錐陣列陰極(2 );在陽極壓力敏感膜(I)與尖錐陣列陰極(2 )之間的真空腔(3 );陽極壓力敏感膜(I)與尖錐陣列陰極(2 )封接處的絕緣層(4 )，陰極呈臺階狀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器，所述的傳感器由陽極壓力敏感膜、具有臺階的陰極、絕緣層和真空腔構(gòu)成。傳統(tǒng)的真空微電子壓力傳感器雖具有靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好和抗輻射等優(yōu)點，但由于傳感器的陰極發(fā)射尖錐是分布在同一平面上，因而靈敏度的提高和量程的擴展都受到了限制。本發(fā)明的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器，其特點是陰極有一個臺階，發(fā)射尖錐分布在臺階上下，有效地提高了傳感器的靈敏度和量程。
【IPC分類】G01L9-00
【公開號】CN104655350
【申請?zhí)枴緾N201310578605
【發(fā)明人】鞠洪建
【申請人】大連康賽譜科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月15日