CN110044537A - 压力传感器及其制造方法 - Google Patents
压力传感器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110044537A CN110044537A CN201910237241.0A CN201910237241A CN110044537A CN 110044537 A CN110044537 A CN 110044537A CN 201910237241 A CN201910237241 A CN 201910237241A CN 110044537 A CN110044537 A CN 110044537A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- pressure
- cover plate
- substrate
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0075—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
- G01L9/0044—Constructional details of non-semiconductive diaphragms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明实施例提供一种压力传感器及其制造方法,压力传感器包括:上盖板,上盖板具有第一盖板面,其中上盖板在第一盖板面上形成有盖板通孔;感压膜,感压膜具有相对的第一感压面和第二感压面,第一感压面与第一盖板面贴合,其中第二感压面上形成有第一电极,第一电极的至少部分与盖板通孔对应;基底,基底具有第一表面,第一表面与第二感压面接合,其中第一表面上对应盖板通孔的位置处形成有凹腔,凹腔的壁部处形成有第二电极,第一电极与第二电极构成电容器的两个电极。在本发明实施例中,能够缩小结构尺寸和封装尺寸,又能提高介质兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及微电子机械***领域,尤其涉及一种压力传感器及其制造方法。
背景技术
压力传感器广泛应用于国防、航空航天、工业生产和自动控制等各领域压力参数的测量,尤其在超高温环境中的应用较为广泛,例如用于测量锅炉、管道、高温反应容器、油井和发动机内腔压力,以及用于测量各式武器发动机和航天器外表面的压力。
而现有技术中,压力传感器尺寸较大,并且介质兼容性差。
因此,亟需一种新的压力传感器。
发明内容
本发明实施例提供一种压力传感器,旨在缩小尺寸,提高介质兼容性。
本发明实施例一方面提供了一种压力传感器,包括:上盖板,具有第一盖板面,其中上盖板在第一盖板面上形成有盖板通孔;感压膜,具有相对的第一感压面和第二感压面,第一感压面与第一盖板面贴合,其中第二感压面上形成有第一电极,第一电极的至少部分与盖板通孔对应;基底,具有第一表面,第一表面与第二感压面接合,其中第一表面上对应盖板通孔的位置处形成有凹腔,凹腔的壁部处形成有第二电极,第一电极与第二电极构成电容器的两个电极。
根据本发明的一个方面,基底于第一表面上在凹腔周侧形成有第一基底通孔和第二基底通孔,第一基底通孔和第二基底通孔在第一表面与第二感压面接合处分别具有第一引线电极和第二引线电极,第一引线电极与第一电极和第二电极中的一个电连接,第二引线电极与第一电极和第二电极中的另一个电连接。
根据本发明的一个方面,第一表面与第二感压面之间通过绝缘层接合。
根据本发明的一个方面,第一电极处于绝缘层与第二感压面之间;第二引线电极处于绝缘层与第二感压面之间,并且与第一电极电连接。
根据本发明的一个方面,第一引线电极处于绝缘层与第一表面之间,并且与第二电极电连接。
根据本发明的一个方面,上盖板与基底厚度相等。
根据本发明的一个方面,盖板通孔投影在第一感压面上的轮廓与凹腔投影在第二感压面上的轮廓相一致并对应。
根据本发明的一个方面,上盖板、感压膜和/或基底的材料为蓝宝石。
在本发明实施例中,通过在感压膜与基底之间设置凹腔,并在凹腔的相对壁部设置电极以构成电容器的两个电极,以进行压力感测,能够缩小结构尺寸和封装尺寸的同时又能提高介质兼容性。
本发明实施例另一方面,提供一种压力传感器制造方法,包括以下步骤:提供上盖板,上盖板具有第一盖板面,上盖板在第一盖板面上形成有盖板通孔;提供感压膜,感压膜具有相对的第一感压面和第二感压面,第一感压面与第一盖板面贴合,第二感压面上形成有第一电极,第一电极的至少部分与盖板通孔对应;提供基底,基底具有第一表面,第一表面与第二感压面接合,第一表面上对应盖板通孔的位置处形成有凹腔,凹腔的壁部处形成有第二电极,第一电极与第二电极构成电容器的两个电极;通过键合工艺,分别将上盖板与感压膜,感压膜与基底进行键合,再划片后得到压力传感器。
根据本发明的另一个方面,提供感压膜的步骤包括:在感压膜的表面上沉积金属层并刻蚀形成第一电极、第二引线电极以及其间的引线;在感压膜的带有第一电极和第二引线电极的表面沉积绝缘层并将第二引线电极处表面的绝缘层去除;在绝缘层表面形成第一引线电极;并且
提供基底的步骤包括:在基底的带有凹腔的表面上沉积金属层并刻蚀形成第二电极、引线电极环以及其间的引线;在基底的带有第二电极和引线电极环的表面沉积绝缘层并将引线电极环处表面的绝缘层去除。
在本发明实施例中,通过提供感压膜和设置有凹腔的基底,其中凹腔设置在感压膜和基底之间,并在凹腔的相对壁部设置电极以构成电容器的两个电极,以键合工艺贴合感压膜和基底,能够缩小压力传感器的封装尺寸和结构尺寸,同时又能提高介质兼容性。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中,相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是本发明实施例的一种压力传感器的三维透视图;
图2是本发明实施例的一种压力传感器的结构示意图;
图3是本发明实施例的一种压力传感器的上盖板的俯视图;
图4是本发明实施例的一种压力传感器的上盖板沿图3中的线11-11的剖面图;
图5是本发明实施例的一种压力传感器的感压膜的仰视图;
图6是本发明实施例的一种压力传感器的感压膜沿图5中的线21-21的剖面图;
图7是本发明实施例的一种压力传感器的基底的俯视图;
图8是本发明实施例的一种压力传感器的基底沿图7中的线31-31的剖面图;
图9是本发明实施例的一种压力传感器制造方法的流程图。
附图标记说明:10-上盖板;101-第一蓝宝石晶片;102-盖板通孔;103-第一盖板面;20-感压膜;201-第二蓝宝石晶片;202-第一电极;203-第一引线电极;204-第一感压面;205-第二感压面;206-第二引线电极;30-基底;301-第三蓝宝石晶片;303-凹腔;304-第二电极;305-第一表面;306-第一基底通孔;307-第二基底通孔;401-绝缘层。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中,提出了许多具体细节,以便提供对本发明的全面理解。但是,对于本领域技术人员来说很明显的是,本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中,至少部分的公知结构和技术没有被示出,以便避免对本发明造成不必要的模糊;并且,为了清晰,可能夸大了部分结构的尺寸。此外,下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向,并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明,下面结合图1至图8对根据本发明实施例的压力传感器进行详细描述。
一并参考图1-2,其中图1为本发明实施例提供的一种压力传感器的三维透视图,图2是本发明实施例的一种压力传感器的结构示意图。本发明实施例提供的压力传感器包括上盖板10、感压膜20和基底30。如图3-4所示,上盖板10具有第一盖板面103,其中上盖板10在第一盖板面103上形成有盖板通孔102。感压膜20具有相对的第一感压面204和第二感压面205,第一感压面204与第一盖板面103贴合,其中第二感压面205上形成有第一电极202,第一电极202的至少部分与盖板通孔102对应。基底30具有第一表面305,第一表面305与第二感压面205接合,其中第一表面305上对应盖板通孔102的位置处形成有凹腔303,凹腔303的壁部处形成有第二电极304,第一电极202与第二电极304构成电容器的两个电极。其中,第一电极202与第二电极304密封地设置在感压膜20和基底30之间。优选地,感压膜20和基底30的材料为绝缘材料。优选地,上盖板10为与感压膜20和基底30相同的绝缘材料。
其中,对上盖板10、感压膜20和基底30的形状不做限定,上盖板10、感压膜20和基底30的形状可以相同也可以不同,可以例如是圆形、矩形、椭圆形、正方形或其他形状。优选地,上盖板10、感压膜20和基底30的形状相同,并且都为正方形。对盖板通孔102的形状也不做限定,可以是圆柱形、正锥形、倒锥形、方柱形等,优选为圆柱形并且位于上盖板10的中心。对盖板通孔102的数量也不做限定,可以是一个或多个,优选为一个。
可以理解的是,第一感压面204与第一盖板面103之间,以及第一表面305与第二感压面205之间接合的形式可以是键合、粘合、焊接、或者单独或配合采用其他连接部件(例如榫卯结构)进行贴合连接。
具体地,第一电极202形成在第二感压面205上并且至少部分与盖板通孔102对应,即第一电极202与盖板通孔102在第二感压面205上的投影交叠。优选地第一电极202与盖板通孔102完全对应。在上述优选实施例中,盖板通孔102为圆柱形通孔,则在一个优选实施例中,第一电极202为圆形。
第一表面305上设置的凹腔303的位置可以完全或部分地对应盖板通孔102的位置,即凹腔303在第一表面305上的投影与盖板通孔102在第一表面305上的投影部分交叠或完全交叠,优选地为完全交叠。这样,第一电极202部分或完全处于凹腔303的范围内。在上述优选实施例中,盖板通孔102为圆柱形通孔,则在一个优选实施例中,凹腔303在第一表面305上的投影为圆形,并且凹腔303的直径与盖板通孔102的直径相等。凹腔303在基底30的厚度方向上有纵深。第二电极304与第一电极202在横向(参考图2所示方向)上有交叠。
第一电极202与第二电极304构成电容器的两个电极,凹腔303中为真空的,形成真空参考腔,或者可选地填充有绝缘气体或部分设置有固体绝缘层,以使第一电极202与第二电极304之间绝缘隔离。当感压膜20在盖板通孔102处受外界压力时,导致盖板通孔102处感压膜20形变,进而使第一电极202与第二电极304构成的电容器间距发生改变而引起电容值变化,可以在基底30处设置引线插针,可以将电容信号引出通过电容解调电路进行解调,最终得到压力信号,从而根据该电容值变化计算出所受压力,以实现压力传感器的测量。
在本发明实施例中,通过在感压膜20与基底30之间设置凹腔303,并在凹腔303的相对壁部设置电极以构成电容器的两个电极,以进行压力感测,由于上盖板10、感压膜20与基底30相互之间紧密贴合,并在相应表面处设置电极,这样的结构保证电学连接器件与被测压力介质隔离,提高传感器的介质兼容性和抗电磁干扰能力,同时能够减小压力传感器整体尺寸,进而缩小传感器整体封装尺寸,并且又能通过所形成的电容器进行高精度压力测量。
在一些可选的实施例中,如图2、5-8所示,基底30于第一表面305上在凹腔303周侧形成有第一基底通孔306和第二基底通孔307,第一基底通孔306和第二基底通孔307在第一表面305与第二感压面205接合处分别具有第一引线电极203和第二引线电极206,第一引线电极203与第一电极202和第二电极304中的一个电连接,第二引线电极206与第一电极202和第二电极304中的另一个电连接。
其中,对第一基底通孔306和第二基底通孔307的位置和形状不做限定,第一基底通孔306和第二基底通孔307可以相对于凹腔303对称设置,也可以在凹腔303的一侧设置。第一基底通孔306和第二基底通孔307的形状可以是圆柱形、正锥形、倒锥形、方柱形等,优选为圆柱形。
具体地,第一引线电极203和第二引线电极206可以分别对应于第一基底通孔306和第二基底通孔307,优选地,第一引线电极203对应于第一基底通孔306,即位于第一基底通孔306上方并与第一基底通孔306连通,第二引线电极206对应于第二基底通孔307,即位于第二基底通孔307上方并与第二基底通孔307连通。
可以理解的是,第一引线电极203和第二引线电极206可以是一体成型,即由单个导电件构成,也可以是由多个导电件连接而成,示例地,由导电环与导电片相叠连接而成。
可以理解的是,基底30还可以设置多于两个的基底通孔,这均在本发明的保护范围之内。
在一些可选的实施例中,如图2所示,第一表面305与第二感压面205之间通过绝缘层401接合。其中,绝缘层401可以是先只贴合在第一表面305和第二感压面205中的一个上,而后再与第一表面305和第二感压面205中的另一个贴合而成,或者优选地,绝缘层401分为两层,分别贴合在第一表面305和第二感压面205上,再由这两层绝缘层401贴合成一体的绝缘层401。绝缘层401将第一电极202和第二电极304间隔开,并且可选地将第一引线电极203和第二引线电极206间隔开。可选地,第一电极202和第二电极304密封在绝缘层401中。可选地,第一电极202和第二电极304,与第一引线电极203和第二引线电极206之间的引线密封在绝缘层401中。绝缘层401即保护第一电极202、第二电极304、第一引线电极203和第二引线电极206等构成的耐高温电极薄膜,又作为感压膜20与基底30之间的键合层。
在一些可选的实施例中,第一电极202处于绝缘层401与第二感压面205之间;第二引线电极206处于绝缘层401与第二感压面205之间,并且与第一电极202电连接。可选地,第二引线电极206与第一电极202之间可以通过设置在绝缘层401与第二感压面205之间的引线实现电连接。
在一些可选的实施例中,第一引线电极203处于绝缘层401与第一表面305之间,并且与第二电极304电连接。可选地,第一引线电极203与第二电极304可以通过设置在绝缘层401与第一表面305之间的引线实现电连接。
在一些可选的实施例中,上盖板10与基底30厚度相等。这样的设置(尤其是在高温的情况)能够有效减小感压膜20所受热应力,以减小热应力引起的压力测量误差,通过理论计算和有限元仿真,本发明中三层体结构对称设计的压力传感器在高温下的热应力仅为其他结构的1/4。
在一些可选的实施例中,盖板通孔102投影在第一感压面204上的轮廓与凹腔303投影在第二感压面205上的轮廓相一致并对应。
在一些可选的实施例中,上盖板10、感压膜20和/或基底30的材料为蓝宝石。优选地,上盖板10、感压膜20和基底30都是蓝宝石材料。可以理解的是,上盖板10、感压膜20和基底30可以不限于蓝宝石材料,也可以是与蓝宝石作为压力传感器性质相近或性能更优的其他材料或材料组合。蓝宝石材料在高温下具有很好的热、力和电绝缘性能,其熔点超过2000℃,在1500℃时机械性能良好。本发明实施例的蓝宝石材料的压力传感器,具有优异的绝缘性,实现介质与电气隔离,提高传感器的环境适应性和抗电磁干扰能力。本发明实施例的蓝宝石材料的压力传感器不需要单独设置散热片、水冷或者引压管,就能在高温环境下进行不失真测量。并且,相对于光纤F-P式压力传感器,由于不需要体积较大的光源模块和光学信号解调模块,可以做到更小尺寸,并且具有更高精度。相对于无线LC谐振式压力传感器,由于无线LC谐振式压力传感器的厚膜线圈和电容电极置于绝压腔外部,直接与被测介质接触,所以不能测量导电介质,环境适应性和抗电磁干扰能力差,最高工作温度较低,本发明实施例提供的压力传感器使电学连接器件与被测压力介质隔离,提高传感器的介质兼容性,同时能够减小压力传感器整体尺寸,进而缩小传感器整体封装尺寸。本发明实施例提供的压力传感器的尺寸可以减小至2mm×2mm以下,工作温度可提升至1000℃以上,并且与压力介质兼容性好,能够测量高温下导电或非导电的气、液压力介质。
为了更好地理解本发明,下面结合图9对根据本发明实施例的压力传感器制造方法进行详细描述。
如图9所示,本发明提供的一种压力传感器制造方法包括以下步骤:
提供上盖板10,上盖板10具有第一盖板面103,上盖板10在第一盖板面103上形成有盖板通孔102。
提供感压膜20,感压膜20具有相对的第一感压面204和第二感压面205,第一感压面204与第一盖板面103贴合,第二感压面205上形成有第一电极202,第一电极202的至少部分与盖板通孔102对应。
提供基底30,基底30具有第一表面305,第一表面305与第二感压面205接合,第一表面305上对应盖板通孔102的位置处形成有凹腔303,凹腔303的壁部处形成有第二电极304,第一电极202与第二电极304构成电容器的两个电极。
通过键合工艺,分别将上盖板10与感压膜20,感压膜20与基底30进行键合,再划片后得到压力传感器。
其中,盖板通孔102的加工方式可以为激光加工、湿法腐蚀或者干法刻蚀形成。可以采用干法刻蚀或湿法腐蚀工艺在第一表面305形成凹腔303。对于第一电极202,示例地,先在第二感压面205上通过薄膜沉积工艺制备耐高温电极薄膜,再依次采用光刻图形化、湿法腐蚀或干法刻蚀制作成第一电极202。对于第二电极304,示例地,在凹腔303的壁部上通过薄膜沉积工艺制备耐高温电极薄膜,再依次采用光刻图形化、湿法腐蚀或干法刻蚀制作成第二电极304。
在本发明实施例中,通过提供上盖板10、感压膜20和设置有凹腔303的基底30,其中凹腔303设置在感压膜20和基底30之间,并在凹腔303的相对壁部设置电极以构成电容器的两个电极,以键合工艺贴合感压膜20和基底30,能够缩小压力传感器的封装尺寸和结构尺寸,同时又能提高介质兼容性,并提供高精度压力测量。
在一些可选的实施例中,提供感压膜20的步骤包括:
在感压膜20的表面上沉积金属层并刻蚀形成第一电极202、第二引线电极206以及其间的引线。金属层可以是氮化钛/钌/氮化钛(TiN/Ru/TiN)复合金属膜,也可以是如氮化钛/铂/氮化钛(TiN/Pt/TiN)的其他耐高温导电金属膜系。
在感压膜20的带有第一电极202和第二引线电极206的表面沉积绝缘层并将第二引线电极206处表面的绝缘层去除。绝缘层可以是氧化铝(Al2O3)薄膜。
在绝缘层表面形成第一引线电极203。形成第一引线电极203的步骤可以与形成第二引线电极206的步骤相同,或者可以直接设置导电圆片以形成第一引线电极203。第一引线电极203与第二引线电极206在平面上的位置错开。
可选地,通过化学机械抛光工艺(CMP)对感压膜20的绝缘层表面进行平坦化处理,以便于键合操作。
其中,氮化钛/钌/氮化钛与氧化铝,或氮化钛/铂/氮化钛与氧化铝复合膜层增加膜层与蓝宝石基底的粘结性,提高电极的耐温性能,还可以用其作为蓝宝石晶片的键合层。
在一些可选的实施例中,提供基底30的步骤包括:
在基底30的带有凹腔303的表面上沉积金属层并刻蚀形成第二电极304、引线电极环以及其间的引线。金属层可以是氮化钛/钌/氮化钛(TiN/Ru/TiN)复合金属膜,也可以是如氮化钛/铂/氮化钛(TiN/Pt/TiN)的其他耐高温导电金属膜系。
在基底30的带有第二电极304和引线电极环的表面沉积绝缘层并将引线电极环处表面的绝缘层去除。绝缘层可以是氧化铝(Al2O3)薄膜。可以通过光刻和刻蚀工艺将引线电极环处表面的绝缘层去除。
其中,引线电极环的位置为:在感压膜20与基底30贴合时,使基底30上的引线电极环与感压膜20上的第一引线电极203相互对应重叠,并能形成电连接。
可选地,通过化学机械抛光工艺(CMP)对基底30的绝缘层表面进行平坦化处理,以便于键合操作。
可选地,根据压力传感器的不同量程设置,感压膜20的厚度也不同,因此在完成感压膜20与基底30键合之后,可根据实际需要对感压膜20的厚度进行相应的减薄和抛光处理,减薄抛光之后,再与上盖板10进行键合,形成三层结构。
在本发明的另一个实施例中,提供一种压力传感器制造方法,包括以下步骤:
S10:提供第一蓝宝石晶片101、第二蓝宝石晶片201和第三蓝宝石晶片301;其中,对上述三个蓝宝石晶片的尺寸不做限定,示例地选取为4英寸蓝宝石晶片;
S20:通过激光加工工艺,在第一蓝宝石晶片101上提供盖板通孔102以形成上盖板10,在第三蓝宝石晶片301上提供第一基底通孔306和第二基底通孔307;
S30:通过湿法刻蚀工艺,在第三蓝宝石晶片301上提供凹腔303;
S40:在第三蓝宝石晶片301的带有凹腔303的表面上提供电极层和绝缘层,以形成基底30;
S50:在第二蓝宝石晶片201的一个表面上提供电极层和绝缘层,以形成感压膜20;
S60:通过键合工艺,分别将上盖板10与感压膜20,感压膜20与基底30进行键合;
S70:划片,得到压力传感器。
在一些可选的实施例中,步骤S40包括:
S41:通过物理气相沉积(PVD)工艺,在基底30的带有凹腔303的表面上沉积氮化钛/钌/氮化钛(TiN/Ru/TiN)复合金属膜;
S42:通过光刻图形化和干法刻蚀工艺,将氮化钛/钌/氮化钛复合金属膜刻蚀形成第二电极304、引线电极环以及其间的引线;
S43:通过物理气相沉积工艺,在基底30的带有第二电极304和引线电极环的表面沉积氧化铝(Al2O3)薄膜;
S44:通过光刻图形化和干法刻蚀工艺,将引线电极环处表面的氧化铝薄膜去除。
在一些可选的实施例中,步骤S50包括:
S51:通过物理气相沉积工艺,在感压膜20的表面上沉积氮化钛/钌/氮化钛复合金属膜;
S52:通过光刻图形化和干法刻蚀工艺,将氮化钛/钌/氮化钛复合金属膜刻蚀形成第一电极202、第二引线电极206以及其间的引线;
S53:通过物理气相沉积工艺,在感压膜20的带有第一电极202和第二引线电极206的表面沉积氧化铝薄膜;
S54:通过光刻图形化和干法刻蚀工艺,将第二引线电极206处表面的氧化铝薄膜去除;
S55:在氧化铝薄膜表面形成第一引线电极203。
在一些可选的实施例中,步骤S60包括:
S61:通过化学机械抛光(CMP)工艺,分别将感压膜20、基底30的氧化铝薄膜的粗糙度降低至0.5nm以下;
S62:通过氧化铝直接键合工艺,使感压膜20、基底30的氧化铝薄膜键合,键合区形成绝缘层401;
S63:通过蓝宝石减薄抛光工艺,根据所需量程来对感压膜20的没有氧化铝薄膜的一侧进行减薄;
S64:通过蓝宝石直接键合工艺,将上盖板10与感压膜20的没有氧化铝薄膜的一侧进行键合。
本发明可以以其他的具体形式实现,而不脱离其精神和本质特征。例如,特定实施例中所描述的算法可以被修改,而***体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此,当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的,本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义,并且,落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。
Claims (10)
1.一种压力传感器,其特征在于,包括:
上盖板(10),具有第一盖板面(103),其中所述上盖板(10)在所述第一盖板面(103)上形成有盖板通孔(102);
感压膜(20),具有相对的第一感压面(204)和第二感压面(205),所述第一感压面(204)与所述第一盖板面(103)贴合,其中所述第二感压面(205)上形成有第一电极(202),所述第一电极(202)的至少部分与所述盖板通孔(102)对应;
基底(30),具有第一表面(305),所述第一表面(305)与所述第二感压面(205)接合,其中所述第一表面(305)上对应所述盖板通孔(102)的位置处形成有凹腔(303),所述凹腔(303)的壁部处形成有第二电极(304),所述第一电极(202)与所述第二电极(304)构成电容器的两个电极。
2.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述基底(30)于所述第一表面(305)上在所述凹腔(303)周侧形成有第一基底通孔(306)和第二基底通孔(307),所述第一基底通孔(306)和所述第二基底通孔(307)在所述第一表面(305)与所述第二感压面(205)接合处分别具有第一引线电极(203)和第二引线电极(206),所述第一引线电极(203)与所述第一电极(202)和所述第二电极(304)中的一个电连接,所述第二引线电极(206)与所述第一电极(202)和所述第二电极(304)中的另一个电连接。
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,所述第一表面(305)与所述第二感压面(205)之间通过绝缘层(401)接合。
4.根据权利要求3所述的压力传感器,其特征在于,所述第一电极(202)处于所述绝缘层(401)与所述第二感压面(205)之间;所述第二引线电极(206)处于所述绝缘层(401)与所述第二感压面(205)之间,并且与所述第一电极(202)电连接。
5.根据权利要求3所述的压力传感器,其特征在于,所述第一引线电极(203)处于所述绝缘层(401)与所述第一表面(305)之间,并且与所述第二电极(304)电连接。
6.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述上盖板(10)与所述基底(30)厚度相等。
7.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述盖板通孔(102)投影在所述第一感压面(204)上的轮廓与所述凹腔(303)投影在所述第二感压面(205)上的轮廓相一致并对应。
8.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述上盖板(10)、所述感压膜(20)和/或所述基底(30)的材料为蓝宝石。
9.一种压力传感器制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供上盖板(10),所述上盖板(10)具有第一盖板面(103),所述上盖板(10)在所述第一盖板面(103)上形成有盖板通孔(102);
提供感压膜(20),所述感压膜(20)具有相对的第一感压面(204)和第二感压面(205),所述第一感压面(204)与所述第一盖板面(103)贴合,所述第二感压面(205)上形成有第一电极(202),所述第一电极(202)的至少部分与所述盖板通孔(102)对应;
提供基底(30),所述基底(30)具有第一表面(305),所述第一表面(305)与所述第二感压面(205)接合,所述第一表面(305)上对应所述盖板通孔(102)的位置处形成有凹腔(303),所述凹腔(303)的壁部处形成有第二电极(304),所述第一电极(202)与所述第二电极(304)构成电容器的两个电极;
通过键合工艺,分别将所述上盖板(10)与所述感压膜(20),所述感压膜(20)与所述基底(30)进行键合,再划片后得到所述压力传感器。
10.根据权利要求9所述的压力传感器制造方法,其特征在于,
提供感压膜(20)的步骤包括:
在所述感压膜(20)的所述表面上沉积金属层并刻蚀形成第一电极(202)、第二引线电极(206)以及其间的引线;
在所述感压膜(20)的带有所述第一电极(202)和所述第二引线电极(206)的表面沉积绝缘层并将所述第二引线电极(206)处表面的绝缘层去除;
在绝缘层表面形成第一引线电极(203);并且
提供基底(30)的步骤包括:
在所述基底(30)的带有所述凹腔(303)的表面上沉积金属层并刻蚀形成第二电极(304)、引线电极环以及其间的引线;
在所述基底(30)的带有所述第二电极(304)和所述引线电极环的表面沉积绝缘层并将所述引线电极环处表面的绝缘层去除。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910237241.0A CN110044537A (zh) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 压力传感器及其制造方法 |
US17/598,341 US20220170808A1 (en) | 2019-03-27 | 2020-03-24 | Pressure sensor and method of manufacturing the same |
PCT/CN2020/080926 WO2020192660A1 (zh) | 2019-03-27 | 2020-03-24 | 压力传感器及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910237241.0A CN110044537A (zh) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 压力传感器及其制造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110044537A true CN110044537A (zh) | 2019-07-23 |
Family
ID=67275353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910237241.0A Pending CN110044537A (zh) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 压力传感器及其制造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220170808A1 (zh) |
CN (1) | CN110044537A (zh) |
WO (1) | WO2020192660A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020192660A1 (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 西人马联合测控(泉州)科技有限公司 | 压力传感器及其制造方法 |
CN112897450A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 北京遥测技术研究所 | 一种mems绝压式压力传感器及其加工方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1172547A (zh) * | 1994-11-22 | 1998-02-04 | 卡斯西部储备大学 | 电容性绝对压力传感器及其制造方法 |
US5776276A (en) * | 1995-03-15 | 1998-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a pressure sensor |
CN1715850A (zh) * | 2004-07-02 | 2006-01-04 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 玻璃衬底和使用了该玻璃衬底的静电电容式压力传感器 |
JP2008032451A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Epson Toyocom Corp | 容量変化型圧力センサ |
CN102062662A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-05-18 | 北京大学 | 一种单片集成SiC MEMS压力传感器及其制备方法 |
CN105424231A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-23 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种高精度陶瓷压力传感器 |
CN106468604A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-03-01 | 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 | 高温压力传感器及其制作方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5189916A (en) * | 1990-08-24 | 1993-03-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Pressure sensor |
DE10235046A1 (de) * | 2002-07-31 | 2004-02-12 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Kapazitiver Drucksensor |
DE10320478B3 (de) * | 2003-05-08 | 2004-08-19 | Vega Grieshaber Kg | Druck-Messanordnung mit einer Durchkontaktierung durch einen Distanzhalter zwischen einer Membran und einem Grundkörper sowie Verfahren zum Kontaktieren |
JP2005233877A (ja) * | 2004-02-23 | 2005-09-02 | Alps Electric Co Ltd | 圧力センサ |
DE102007026243A1 (de) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Kapazitiver Drucksensor |
DE102013113843A1 (de) * | 2013-12-11 | 2015-06-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Drucksensor |
CN107076629B (zh) * | 2014-10-17 | 2020-06-16 | Vega格里沙贝两合公司 | 用于测定压力测量信号的方法以及用于该方法的压力测量装置 |
DE102014117911A1 (de) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Druckmesszelle |
CN206891622U (zh) * | 2017-07-17 | 2018-01-16 | 合肥皖科智能技术有限公司 | 一种陶瓷电容压力传感器 |
CN107389229A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-24 | 合肥皖科智能技术有限公司 | 一种陶瓷电容压力传感器 |
CN110044537A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-07-23 | 西人马联合测控(泉州)科技有限公司 | 压力传感器及其制造方法 |
-
2019
- 2019-03-27 CN CN201910237241.0A patent/CN110044537A/zh active Pending
-
2020
- 2020-03-24 WO PCT/CN2020/080926 patent/WO2020192660A1/zh active Application Filing
- 2020-03-24 US US17/598,341 patent/US20220170808A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1172547A (zh) * | 1994-11-22 | 1998-02-04 | 卡斯西部储备大学 | 电容性绝对压力传感器及其制造方法 |
US5776276A (en) * | 1995-03-15 | 1998-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a pressure sensor |
CN1715850A (zh) * | 2004-07-02 | 2006-01-04 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 玻璃衬底和使用了该玻璃衬底的静电电容式压力传感器 |
JP2008032451A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Epson Toyocom Corp | 容量変化型圧力センサ |
CN102062662A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-05-18 | 北京大学 | 一种单片集成SiC MEMS压力传感器及其制备方法 |
CN105424231A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-23 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种高精度陶瓷压力传感器 |
CN106468604A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-03-01 | 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 | 高温压力传感器及其制作方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020192660A1 (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 西人马联合测控(泉州)科技有限公司 | 压力传感器及其制造方法 |
CN112897450A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 北京遥测技术研究所 | 一种mems绝压式压力传感器及其加工方法 |
CN112897450B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-11-11 | 北京遥测技术研究所 | 一种mems绝压式压力传感器及其加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220170808A1 (en) | 2022-06-02 |
WO2020192660A1 (zh) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6450039B1 (en) | Pressure sensor and method of manufacturing the same | |
US5801313A (en) | Capacitive sensor | |
US5344523A (en) | Overpressure-protected, polysilicon, capacitive differential pressure sensor and method of making the same | |
US6445053B1 (en) | Micro-machined absolute pressure sensor | |
US7389697B2 (en) | Pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures | |
CA1185454A (en) | Silicon-glass-silicon capacitive pressure transducer | |
US6948374B2 (en) | Capacitive pressure sensor and its manufacturing method | |
US8230746B2 (en) | Combined type pressure gauge, and manufacturing method of combined type pressure gauge | |
US6431003B1 (en) | Capacitive differential pressure sensor with coupled diaphragms | |
JP2015515609A (ja) | カテーテルダイおよびその製造方法 | |
JPH0533732B2 (zh) | ||
CN110044537A (zh) | 压力传感器及其制造方法 | |
CN104535228A (zh) | 一种无上下互连电极的lc无线无源压力传感器 | |
CN106568548A (zh) | 基于soi‑mems技术的电容式绝压微压气压传感器 | |
TWI633290B (zh) | 微型回饋腔感測器及其製造方法 | |
CN103983395A (zh) | 一种微压力传感器及其制备与检测方法 | |
US7535096B2 (en) | Glass substrate and capacitance-type pressure sensor using the same | |
US9464950B2 (en) | Capacitive pressure sensors for high temperature applications | |
JP2007101222A (ja) | 圧力センサ | |
JP2000074768A (ja) | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 | |
CN104236767A (zh) | 具有硅应力隔离构件的集成soi压力传感器 | |
CN116399506A (zh) | 一种宽量程mems电容真空传感器及其制备方法 | |
TWI593948B (zh) | 具有複合腔體的壓力感測器及其製造方法 | |
CN112857628B (zh) | 一种mems电容式压力传感器芯片及其制造工艺 | |
JPH0918017A (ja) | 半導体加速度センサおよび半導体圧力センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190723 |