[发明专利]电容式压力传感器及其制造方法

说明书

本发明描述一种构造简单且使用根据本发明的方法成本有效地可制造的压力传感器，其包括：平台(1)；导电测量膜(5)，其与所述平台(1)连接以封闭压力腔室(3)并且能够与待测量压力(Δp)接触；以及电极(13)，其与所述测量膜(5)间隔开并且与所述测量膜(5)电绝缘以连同所述测量膜(5)一起形成电容器，所述电容器具有根据所述测量膜(5)的偏转的电容变量，所述偏转取决于作用于所述测量膜(5)上的所述压力(Δp)，其特征在于所述平台(1)具有限定所述压力腔室(3)并且与所述测量膜(5)相对的内表面，其中在所述内表面上提供绝缘层(15)，尤其是二氧化硅(SiO₂)绝缘层(15)，并且所述电极(13)是在所述绝缘层(15)上施加到所述内表面上的导电涂层，尤其是掺杂多晶硅的涂层。

技术领域

本发明涉及一种电容式压力传感器，其包括：平台；导电测量膜，其与所述平台连接以封闭压力腔室并且能够与待测量压力接触；以及电极，其与所述测量膜间隔开并且电绝缘以连同所述测量膜一起形成电容器，所述电容器具有根据测量膜的偏转的电容变量，所述偏转取决于作用于测量膜上的压力。

背景技术

电容式压力传感器在工业测量技术中应用于测量压力。这些电容式压力传感器包括实施为绝对压力传感器、相对压力传感器或压差传感器的压力传感器，其被称为半导体传感器或传感器芯片，所述传感器可通过向未分割晶片应用半导体技术已知的工程来生产。

实施为压差传感器的压力传感器通常具有两个平台，在所述两个平台之间布置测量膜。所述两个平台的每一者中提供有封闭在测量膜下方的压力腔室。在测量操作中，经由一个平台中的通道向测量膜的第一侧提供第一压力并且经由第二平台中的通道向测量膜的第二侧提供第二压力。

电容式压力传感器包括至少一个电容式机电换能器，其记录取决于作用于测量膜上的压力的测量膜的偏转并且将其转换为反映待测量压力的电信号。半导体传感器为此通常具有导电测量膜，其连同集成在特定平台中并且与所述测量膜电绝缘的刚性电极一起形成电容器，所述电容器具有取决于所述测量膜的压力相关偏转的电容。

基本上，将有可能向压差传感器装配同时充当电极的两个单片导电平台，在所述两个导电平台之间将布置充当对置电极的导电测量膜。为此，在每种情况下，在测量膜与充当电极的两个平台中的每一者之间提供绝缘层，所述测量膜的外边缘经由所述绝缘层与每个平台的外边缘连接以形成两个压力腔室。

在DE 38 25 138 A1中不建议使用这样的压差传感器，因为在这些压差传感器的情况下，存在如下问题，即通过测量膜和两个单片平台形成的两个电容器中的每一者由内部电容器部分和包围内部电容器部分的外部电容器部分构成。内部电容器部分位于压差传感器的区域中，其中测量膜的中心区经受取决于压力差的偏转。外部电容器部分位于压差传感器的区域中，其中测量膜的在所有侧边上包围中心区的外边缘布置在绝缘层之间。

两个电容器的电容C1、C2对应于构成其的两个电容器部分的电容C1a、C1b和C2a、C2b的总和。然而，在这样的情况下，只有内部电容器部分的电容C1a和C2a含有待计量记录的压力差相关性。这使得与所述电容(即，C1＝C1a+C1b和C2＝C2a+C2b)的总和所给出的测量电容相比，取决于测量膜的内部区的偏转的待计量记录的压力差相关性电容变化ΔC1a和ΔC2a较小。对应地，可达到的测量精确度非常小。此外，两个电容C1、C2的差分变化f(其通常在压力测量技术中用于确定压力差并且根据：F＝(C1-C2)/(C1+C2)，基于两个电容之间的差值C1-C2与其总和C1+C2的比率来确定)不具有对待测量压力差的所需线性相关性。

这些缺点在具有正方形横截面的压差传感器的情况下尤为突出，尤其是因为操作用于外部电容器部分的电容C1b、C2b的电极区域在对应地具有正方形横截面的测量膜和平台的情况下特别大。然而，能够在未分割晶片上制造的半导体传感器通常具有正方形横截面，因为正方形横截面使得在未分割晶片上制造的压差传感器能够通过沿直的锯线的锯切来被分开。