[发明专利]一种压力传感器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种压力传感器及其制作方法，该压力传感器包括具有相对的第一面及第二面的衬底、设置在衬底的第一面上的感压膜、设置在衬底的第二面上的压力腔、设置在衬底的第二面上的盖板。感压膜上设置有由四个压敏电阻组成的惠斯通电桥。四个压敏电阻包括两个纵向电阻和两个横向电阻；两个纵向电阻的电阻阻值相等，两个横向电阻的电阻阻值相等。纵向电阻的电阻阻值大于横向电阻的电阻阻值。通过设置两个纵向电阻的电阻阻值大于两个横向电阻的电阻阻值，利用惠斯通电桥上两个纵向桥臂与两个横向桥臂的电阻阻值的不对称设计，以引入与原有非线性趋势相反的非线性在电路层面补偿压力传感器的整体非线性，从而减小压力传感器的非线性误差。

技术领域

本发明涉及技术传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制作方法。

背景技术

近些年MEMS压力传感器已广泛应用于工业控制、航空航天、海洋、军事、生物医疗等诸多领域。硅压阻式压力传感器是目前使用最广泛、用量最大的传感器之一。它主要利用了硅的压阻效应，通过掺杂在感压膜上形成压敏电阻并将电阻连接成惠斯通电桥，感压膜受压时会产生应变，进而导致压敏电阻的电阻率发生变化，使得惠斯通电桥的输出随压力变化而改变。其具有灵敏度高、信号易于测量、易于小型化、便于批量生产等优点。

非线性误差是压阻式压力传感器的一个十分重要的技术指标，是基本误差的主要来源，严重影响压力传感器的精度和准确度，尤其对于高量程压力传感器而言。非线性误差的来源主要包括几何非线性误差、物理非线性误差和电路非线性误差。其中，几何非线性误差是由于膜片的大挠度变形造成的应力与压力之间的非线性。物理非线性误差主要是压阻效应本身的非线性，由于压力导致晶格变形使得能带结构发生变化而产生的非线性。电路非线性误差主要是由于掺杂不均、电阻条刻蚀存在工艺误差等原因引起的电桥各桥臂电学参数不对称而引起的非线性。

发明内容

本发明提供了一种压力传感器及其制作方法，用以减小压力传感器的非线性误差。

第一方面，本发明提供了一种压力传感器，该压力传感器包括具有相对的第一面及第二面的衬底、设置在衬底的第一面上的感压膜、设置在衬底的第二面上的压力腔、以及设置在衬底的第二面上且盖合在压力腔上以形成密封腔体的盖板。其中，感压膜上设置有由四个压敏电阻组成的惠斯通电桥。四个压敏电阻包括两个纵向电阻和两个横向电阻；两个纵向电阻的电阻阻值相等，两个横向电阻的电阻阻值相等。且纵向电阻的电阻阻值大于横向电阻的电阻阻值。

在上述的方案中，通过设置两个纵向电阻的电阻阻值大于两个横向电阻的电阻阻值，利用惠斯通电桥上两个纵向桥臂与两个横向桥臂的电阻阻值的不对称设计，以引入与原有非线性趋势相反的非线性来补偿压力传感器的整体非线性，从而在电路层面减小压力传感器的非线性误差，提高压力传感器的测试精度和准确度，增强压力传感器的性能。

在一种具体的实施方式中，感压膜的形状为正方形；在感压膜的厚度为定值时，感压膜的边长越小，压力传感器的量程越大，纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比越大，以确定较为恰当的纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比。

在一种具体的实施方式中，感压膜的形状为正方形；在感压膜的边长为定值时，感压膜的厚度越大，压力传感器的量程越大，纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比越大，以确定较为恰当的纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比。

在一种具体的实施方式中，感压膜的形状为圆形；在感压膜的厚度为定值时，感压膜的半径越小，压力传感器的量程越大，纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比越大，以确定较为恰当的纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比。

在一种具体的实施方式中，感压膜的形状为圆形；在感压膜的半径为定值时，感压膜的厚度越大，压力传感器的量程越大，纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比越大，以确定较为恰当的纵向电阻与横向电阻的电阻阻值比。