[发明专利]一种MEMS应变式差分式压力传感器及制作方法

权利要求书

1.一种MEMS应变式差分式压力传感器，所述传感器包括金属应变电阻、绝缘层和应变硅膜，其特征在于，还包括硅岛结构和支撑框架结构，所述应变硅膜、硅岛结构和支撑框架结构是以硅片为基础制作得到，在硅片背面通过微机械加工在中间位置形成硅岛结构，在四周形成支撑框架结构，硅岛结构和支撑框架结构之间形成应变硅膜；所述硅岛结构沿Y轴方向的长度是沿X轴方向长度的2倍以上；所述金属应变电阻有四组，布置在应变硅片正面，并沿Y轴对称布置在应变硅膜与支撑框架连接应力集中区域、应变硅膜与硅岛结构的连接应力集中区域，金属应变电阻与应变硅膜之间用绝缘材料隔离；当应变硅膜在外部压力作用下发生形变时，在应变硅膜与支撑框架连接区域、应变硅膜与硅岛结构的连接区域，分别形成拉应力(或压应力)、压应力(或拉应力)集中区，此拉应力、压应力分别使金属应变电阻阻值增大、减小，从而形成差分测量，抑制温度漂移。

2.根据权利要求1所述的MEMS应变式差分式压力传感器，其特征在于，所述金属应变电阻为沿Y轴方向延伸的折叠形状，通过增加应变电阻折叠排布的数量，提高灵敏度。

3.根据权利要求1所述的MEMS应变式差分式压力传感器，其特征在于，所用硅片采用N型或P型晶向<100>双面抛光的硅片，厚度在300微米到1000微米之间，在应变硅片上制作出的应变硅膜的厚度在30微米到100微米之间。

4.根据权利要求1所述的MEMS应变式差分式压力传感器，其特征在于，所述硅岛结构和支撑框架结构的下表面设有绝缘层。

5.根据权利要求1所述的MEMS应变式差分式压力传感器，其特征在于，所述金属应变电阻采用铬、金、铂、镍的一种或合金或多种层叠。

6.根据权利要求1所述的MEMS应变式差分式压力传感器，其特征在于，绝缘材料可以是二氧化硅膜或氮化硅膜或两者的复合膜，其厚度在100纳米到1000纳米之间。

7.一种制备MEMS应变式差分压力传感器的方法，其包括以下步骤：

(1)在硅片上下表面制作绝缘层，绝缘层的厚度在100纳米到1000纳米之间；

(2)光刻硅片的背面，刻蚀暴露的部分绝缘材料，形成硅腐蚀窗口；

(3)硅片的正面溅射金属膜，厚度在100纳米到500纳米之间；

(4)硅片正面光刻，腐蚀金属薄膜，形成金属应变电阻结构；

(5)对硅片背面进行刻蚀，形成30微米到100微米厚的应变硅膜，同时形成岛-膜结构、支撑结构。