[发明专利]MEMS压力传感器

权利要求书

1.一种用于感测MEMS器件附近的压力的MEMS压力传感器，包括：

具有压力传感器谐振器元件(40)的单片谐振MEMS器件，所述压力传感器谐振器元件(40)包括开口阵列，其中，谐振MEMS器件的谐振频率是压力传感器附近的压力的函数，谐振频率随压力而增大，使得在0到0.1kPa的压力范围上，频率的平均相对变化是至少10^-6/Pa。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中，压力传感器谐振器元件(40)的开口具有在0.2μm到1μm范围内的最大开口尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其中，压力传感器谐振器元件(40)的开口具有在5μm到20μm范围内的平均间距。

4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，其中，压力传感器谐振器元件(40)具有在1μm到3μm范围内的厚度以及在100μm²到40,000μm²范围内的面积。

5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，其中，在0到0.01kPa的压力范围上，频率的平均相对变化是至少10^-6/Pa，优选地，在0到0.001kPa的压力范围上，频率的平均变化是至少10^-6/Pa。

6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，其中，在0到10^-5kPa的压力范围上，Q因子随压力的增大而单调减小。

7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，还包括：用于测量压力传感器谐振器元件的电阻以起到皮拉尼元件的作用的装置。

8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，其中，谐振频率是通过压电电阻性、电容性或光学感测方法来读出的。

9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，还包括：PLL振荡器，用于随压力变化而跟踪谐振频率和/或相位。

10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的压力传感器，其中，压力传感器谐振器元件(40)处于开放的腔室中，以感测腔室附近的环境压力。

11.一种MEMS器件，包括：在密封空腔内的谐振器件MEMS元件(40)；以及如权利要求1至9中任一项所述的压力传感器，用于测量空腔压力。

12.根据权利要求11所述的器件，其中，单个MEMS谐振器元件(40)被控制为以横向模式振动，以起到器件谐振器元件的作用，以及被控制为以垂直谐振模式振动，以起到压力传感器谐振元件的作用。

13.根据权利要求12所述的器件，其中，谐振器元件在被控制为以横向模式振动时包括：起到计时器件或频率参考作用的体模式谐振器。

14.一种测量MEMS器件附近在0.1kPa以下的压力的方法，包括：

监控单片谐振MEMS器件的谐振频率，所述单片谐振MEMS器件具有压力传感器谐振器元件(40)，所述压力传感器谐振器元件(40)包括开口阵列，其中，谐振MEMS器件的谐振频率是空腔中压力的函数，谐振频率随压力而增大，使得在0到0.1kPa的压力范围上，频率的平均相对变化是至少10^-6/Pa。

15.一种确定具有密闭空腔的MEMS器件中的缺陷的方法，包括：使用如权利要求14所述的方法来测量密闭空腔中的压力。