[发明专利]一种利用静电负刚度的压力传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种利用静电负刚度的压力传感器，其特征在于设有压力敏感层、悬臂式谐振层、真空封装盖层和电极；压力传感器由下至上设置为三层式结构，底层为压力敏感层，中层为悬臂式谐振层，上层为真空封装盖层；压力敏感层中部设有压力敏感膜，压力敏感层上端与悬臂式谐振层下端连接，悬臂式谐振层为框式结构，悬臂式谐振层设有带质量块的悬臂梁，带质量块的悬臂梁由悬臂式谐振层的边框内某处向内延伸至中央，悬臂梁的质量块位于压力敏感膜的正上方；悬臂式谐振层的边框上端与真空封装盖层下端连接；电极包括驱动硅电极、检测硅电极、接地电极和直流偏压金属电极，驱动硅电极和检测硅电极设于真空封装盖层下端且位于悬臂梁正上方，接地电极设于压力敏感层上，直流偏压金属电极设于真空封装盖层上，驱动硅电极和检测硅电极均设有引线电极，接地电极与外部电路连接且共地；所述压力敏感层为硅压力敏感层，所述悬臂式谐振层为硅悬臂式谐振层，所述真空封装盖层为玻璃等绝缘真空封装盖层。

2.如权利要求1所述的一种利用静电负刚度的压力传感器，其特征在于所述所述悬臂梁与压力敏感膜之间的间距大于悬臂梁长度的1%。

3.如权利要求1所述的一种利用静电负刚度的压力传感器，其特征在于所述的质量块上设有减小压膜阻尼的孔。

4.如权利要求1所述的一种利用静电负刚度的压力传感器，其特征在于所述驱动硅电极、检测硅电极与悬臂梁之间的间距大于悬臂梁与压力敏感膜之间的间距。

5.一种利用静电负刚度的压力传感器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1）光刻胶做掩膜，用喷砂打孔工艺在玻璃片上加工出电极孔和引线缺口，之后去掉光刻胶；

2）将经步骤1）加工后的玻璃片与硅片通过键合等工艺连接，然后将硅片通过湿法腐蚀或研磨抛光工艺减薄到设定厚度，再用干法刻蚀或湿法腐蚀出驱动硅电极和检测硅电极，制作成真空封装盖层；

3）采用金属或氧化硅做掩膜，然后通过光刻腐蚀等工艺在金属或氧化硅掩膜上开出掩膜窗口，再用湿法单面腐蚀出悬臂式谐振层上下表面的盲槽，两槽底之间的厚度就是悬臂梁的厚度；

4）用光刻胶做掩膜干法刻蚀出悬臂式谐振层的引线缺口、带质量块的悬臂梁，之后去掉光刻胶，制作成悬臂式谐振层；

5）用氧化硅层或氮化硅做掩膜，单面腐蚀出压力敏感膜和接地电极，制作成压力敏感层；

6）将压力敏感层1上端与悬臂式谐振层下端用熔硅键合工艺或粘接工艺连接到一起，形成压力敏感层与悬臂式谐振层的组合片；

7）将步骤6）所得组合片与真空封装盖层通过阳极键合工艺或粘接工艺连接到一起，形成压力敏感层、悬臂式谐振层与真空封装盖层的三层组合片；

8）将步骤7）所得三层组合片装于硬板夹具中，通过溅射或蒸镀金属工艺得到覆盖接地电极的金属层、驱动硅电极的引线电极、检测硅电极的引线电极以及直流偏压金属电极，得利用静电负刚度的压力传感器。