[发明专利]一种电容压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容压力传感器，属于微电子技术领域。

背景技术

电容压力传感器具有直流特性稳定、漂移小、功耗低和温度系数小等优点，在压力、角速度、加速度等测量方面得到广泛应用。

为了提高电容压力传感器的灵敏度和线性度，尚永红、Haojie Lv等对不同电容传感器的结构进行了研究和报道。在先前的工作中，主要通过改变极板结构、形状等实现电容传感器特性的改善。例如：尚永红等利用岛膜结构代替平膜结构，能提高电容压力传感器的线性度，但是，降低了传感器节点的灵敏度。HaojieLv等通过对平行板电容压力传感器下极板刻蚀薄的凹槽，形成凹槽结构的电容压力传感器，其扩大了电容变化量测力的范围，但是，其线性度较差，不利于后续接口电路的设计。陈志刚等通过分析圆形和方形膜的形变特性，提出利用圆形膜层对电容压力传感器的结构进行优化，能提高其灵敏度。

但是，在先前设计的电容压力传感器中，始终存在测量范围、测量灵敏度和线性度之间的不平衡问题。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种电容压力传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种电容压力传感器，包括上级板、下级板6和圆形侧壁3；

所述的上级板包括圆形岛1和圆形膜2，圆形岛1为一圆柱体，圆形膜2也为一圆柱体；圆形岛1位于圆形膜2的上方，圆形岛1和圆形膜2粘结固定连接；

所述的下级板6为一中心带有圆形凹槽5的长方体，且下级板6的表面有一层绝缘层4；

所述的圆形岛1的半径大于圆形凹槽5的半径；

所述的上级板和下级板6之间通过圆形侧壁3粘结固定连接。

所述的圆形岛1的厚度大于圆形膜2厚度，圆形岛1材料为多晶硅，圆形膜2厚度为0.3-1μm，圆形膜2的材料为多晶硅；

所述的圆形凹槽5的深度为0.55μm；

所述的绝缘层4为氮氧化硅材料，位于凹槽5内的绝缘层4的厚度为0.2μm；其作用是防止上级板和下级板6短路；

所述的圆形侧壁3的材料为多晶硅，壁厚为1μm，高为0.5μm。

所述的下级板6为硅材料，其厚度为5μm，长为150μm，宽为150μm。

有益效果

本发明的电容压力传感器具有高的灵敏度、线性度和较大的测量范围。其缓解了传统电容压力传感器中测量范围、测量灵敏度和线性度之间的矛盾问题。

附图说明

图1为本发明的电容压力传感器的尺寸结构示意图；

图2为本发明的电容压力传感器的结构示意图；

图3为本发明的电容压力传感器电容量随压力变化关系图；

具体实施方式

一种电容压力传感器，包括上级板、下级板6和圆形侧壁3；

所述的上级板包括圆形岛1和圆形膜2，圆形岛1为一圆柱体，圆形膜2也为一圆柱体；圆形岛1位于圆形膜2的上方，圆形岛1和圆形膜2粘结固定连接；

所述的下级板6为一中心带有圆形凹圆5的长方体，且下级板6的表面有一层绝缘层4；

所述的上级板和下级板6之间通过圆形侧壁3粘结固定连接。

所述的圆形岛1的厚度为0.5μm，圆形岛1的半径为50μm，圆形岛1材料为多晶硅，圆形膜2厚度为0.4μm，圆形膜2的材料为多晶硅；圆形膜2的半径为65μm；

所述的圆形凹圆5的深度为0.55μm，半径为40μm；

所述的绝缘层4为氮氧化硅材料，位于圆形凹圆5内的绝缘层4的厚度为0.2μm；其作用是防止上级板和下级板6短路；

所述的圆形侧壁3的材料为多晶硅，壁厚为1μm，高为0.5μm。

所述的上极板的气压与中心挠度ω₀的关系为：