[发明专利]一种采用MEMS电容阵列的电压比较法放大电路及其制作方法

权利要求书

1.本发明中的MEMS电容阵列的电压比较法放大电路结构从下往上依次包括基底、下隔离层、下电极层、上隔离层、牺牲层、振膜层、上电极层、绝缘层；其中，基底的作用是支撑固定，其材料为硅片；下隔离层为下电极的支撑层，并起绝缘保护作用，其为SiO₂、SiN_x等绝缘材料；下电极层为电容阵列结构的一极，其材料为铝、多晶硅等导电物质；上隔离层用于隔离保护电容阵列结构，其为SiO₂、SiN_x等绝缘材料；牺牲层用来形成空腔，为振膜层的振动提供空间，其分布与下电极层圆形阵列相对应，其材料为Al、Cr等腐蚀选择比高的材料；振膜层为上电极层的支撑层，其振动时带动上电极层一起振动，并且也作为牺牲层释放时的通道，使腐蚀液能够进入；上电极层为单元直径略小于下电极层的电容阵列另一极，分布与下电极层相对应，两者共同组成一个可振动电容结构，也用以封上腐蚀孔洞，其材料为铝、多晶硅等导电物质；绝缘层用于保护上电极，并起绝缘保护作用；

其特征在于该放大电路的具体步骤是：

步骤a.采用化学气相沉积技术（CVD）、热氧化法或正硅酸乙酯（TEOS）热分解法在基底上制备厚度为200～1000nm的SiO₂薄膜，该SiO₂薄膜层即为下隔离层；

步骤b.在下SiO₂薄膜层上制备厚度为100～500nm的多晶硅或Al薄膜，该多晶硅薄膜层即为下电极层；

步骤c.按照设计的圆形阵列的图案，对下电极层采用光刻刻蚀（litho-etch）；

步骤d.采用化学气相沉积技术（CVD）在电极层上制备厚度为200～1000nm的SiO₂薄膜，该SiO₂薄膜层即为上隔离层；

步骤e.在上SiO₂薄膜层上采用磁控溅射（FHR）制备厚度为0.5um～1.5um的Al或Cr等易腐蚀材料；

步骤f.通过光刻刻蚀方法（litho-etch）将腐蚀材料刻蚀成设计的圆形阵列分布；

步骤g.采用化学气相沉积技术（CVD）在牺牲层上继续制备厚度为0.5um～1um的SiO₂薄膜，作为振膜层；

步骤h. 通过光刻刻蚀方法（litho-etch）将下振膜层刻蚀出腐蚀圆孔，腐蚀圆孔分布在牺牲层连接通道上方并围绕在圆形薄膜四周，使用腐蚀液对牺牲层进行腐蚀；

步骤i. 在振膜层采用磁控溅射（FHR）制备0.2um～0.5um的Al，作为上电极层，并将腐蚀圆孔封上；

步骤j. 通过光刻刻蚀方法（litho-etch）将上电极层刻蚀成设计的圆形阵列分布，一个阵列作为一个单元，将四个单元按电桥电路连接；

步骤k. 采用化学气相沉积技术（CVD）在上电极层上继续制备厚度为100nm～300nm的SiN_x薄膜，作为绝缘层。

2.如权利要求1所述的圆形阵列的图案，其特征在于，组成电容阵列的上下电极依次按放大电路连接，可分割为4个独立的电容阵列。

3.如权利要求2所述的放大电路连接，其特征在于，电容阵列的两极和电容阵列本身呈T字形，其排布最为紧凑，充分利用空间，4个电容阵列按惠斯通电桥电路连接。

4.如权利要求2所述的电容阵列，其特征在于，电容阵列的上电极是可振动薄膜，受所通电信号的影响能够按其频率进行同步振动，通过电压比较法可以使所测信号放大。

5.如权利要求4所述的比较电压法，其特征在于，4个独立电容阵列其中两个电容阵列保持固定的振膜质量不变，另外两个的质量会受所检测的物体特征而发生改变，放大电路在通过固定特征频率交流电时，当对应电容阵列的振膜质量发生改变，其特征频率将发生偏移，最大动态位移减小，使得电容阵列的容值改变，导致对应阻抗变化，通过比较节点电压可以放大所测电信号。