[发明专利]MEMS电容压力芯片及其制备方法、电容式压力传感器

权利要求书

1.一种微机电系统MEMS电容压力芯片，其特征在于，包括相键合的下极板和上极板；

所述下极板上设有下感压膜，所述上极板上设有上感压膜，所述下感压膜与所述上感压膜相对应设置，其中，所述上感压膜和所述下感压膜均为硅材质；

所述下感压膜外围设有下引压孔，所述上感压膜外围设有上引压孔，所述下引压孔与所述上引压孔相连通，通过所述下引压孔与所述上引压孔将外界压力传入所述上感压膜，以使所述下感压膜和所述上感压膜将外界压力信息转换为电容信号，并通过所述下极板和所述上极板将所述电容信号以电流形式进行输出，以基于所述电流对所述外界压力进行检测；

其中，是通过对清洁后的绝缘硅片的底层硅的中心位置按预设图案进行图形化，并腐蚀至氧化硅绝缘层；对所述绝缘硅片的顶层进行热氧化形成氧化硅键合层；在所述氧化硅键合层的预设位置进行图形化和开窗，并对开窗区域进行剥离制备电极；在所述氧化硅键合层的中心位置进行图形化、刻蚀所述氧化硅键合层，并制备得到上感压膜和下感压膜；在所述上感压膜和所述下感压膜上分别刻蚀得到上引压孔和下引压孔，最后得到所述上极板和所述下极板。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，

所述下极板与所述下感压膜均为方形，且所述下感压膜设置在所述下极板的中心位置；

所述上极板与所述上感压膜均为方形，且所述上感压膜设置在所述上极板的中心位置。

3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，

所述上引压孔为多个，且所述上引压孔均布在所述上感压膜外围；

所述下引压孔为多个，且所述下引压孔均布在所述下感压膜外围；

其中，所述上引压孔与所述下引压孔的数量相同。

4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，

所述上引压孔和所述下引压孔均为4个，且分别设置在所述上感压膜和所述下感压膜各边的中点位置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的芯片，其特征在于，

所述上极板与所述下极板上均设有一个电极，通过所述电极将所述下感压膜与所述上感压膜所检测到的电容信号转换为电流信号或电压信号并进行输出。

6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括密封罩；

所述密封罩的外形与所述上极板的外形相适配，通过将所述密封罩与所述上极板相键合，以避免所述上极板内的外界压力向外传播。

7.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，

所述密封罩内设有两个导电玻璃浆料孔，所述导电玻璃浆料孔内注有导电玻璃浆料，并设有一个信号引出针；

其中一个导电玻璃浆料孔贯穿所述上极板与所述下极板的电极相连接，另一个导电玻璃浆料孔直接与所述上极板电极连接。

8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，

所述下极板依次包括底层硅层、氧化硅绝缘层、顶层硅层和氧化硅键合层，所述上极板依次包括衬底硅层、氧化硅绝缘层、顶层硅层和氧化硅键合层，其中，所述下极板与所述上极板之间通过氧化硅键合层进行键合。

9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的微机电系统MEMS电容压力芯片的方法，其特征在于，包括：

分别制备下极板、上极板以及密封罩，并将制备的所述下极板、所述上极板以及所述密封罩依次进行键合，得到电容压力芯片，其中，所述上感压膜和所述下感压膜均为硅材质；

其中，制备所述下极板和所述上极板的步骤包括：

对清洁后的绝缘硅片的底层硅的中心位置按预设图案进行图形化，并腐蚀至氧化硅绝缘层；

对所述绝缘硅片的顶层进行热氧化形成氧化硅键合层；

在所述氧化硅键合层的预设位置进行图形化和开窗，并对开窗区域进行剥离制备电极；

在所述氧化硅键合层的中心位置进行图形化、刻蚀所述氧化硅键合层，并制备得到上感压膜和下感压膜；

在所述上感压膜和所述下感压膜上分别刻蚀得到上引压孔和下引压孔，最后得到所述上极板和所述下极板。

10.一种电容式压力传感器，其特征在于，所述电容式压力传感器内设有权利要求1-8中任意一项所述的微机电系统MEMS电容压力芯片。