壓力傳感器、振蕩器及超聲波傳感器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種壓力傳感器、振蕩器及超聲波傳感器。壓力傳感器，包括在控制、讀出電路襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和第五極板，其中第一極板、第三極板和第四極板相對襯底固定，第一極板和第二極板相對且之間具有間隙，第二極板懸置在第一極板上方構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和第五極板相對且具有間隙，第五極板懸置在第四極板上方構成一對電容，能夠沿垂直于襯底表面方向移動。本實用新型專利技術通過在電容式壓力傳感器中設置多個電容，并且在多個電容中設置了正向變化的電容和反向變化的電容，從而提高了精確度，并使得電容值的變化更加敏感，可測量的范圍更大。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種壓力傳感器，尤其涉及一種集成高敏感壓力傳感器、振蕩器及超聲波傳感器。
技術介紹
微機電系統(Microelectro Mechanical Systems,簡稱MEMS)是在微電子技術基礎上發展起來的多學科交叉的前沿研究領域，是一種采用半導體工藝制造微型機電器件的技術。與傳統機電器件相比，MEMS器件在耐高溫、小體積、低功耗方面具有十分明顯的優勢。經過幾十年的發展，已成為世界矚目的重大科技領域之一，它涉及電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫學等多種學科與技術，具有廣闊的應用前景。壓力傳感器是一種將壓力信號轉換為電信號的換能器。根據工作原理的不同分為壓阻式壓力傳感器和電容式壓力傳感器。電容式壓力傳感器的原理為通過壓力改變頂部極板和底部極板之間的電容，以此來測量壓力。圖I所示為一種電容式壓力傳感器，其包括襯底10，位于襯底中的固定極板20，位于襯底上方的可動極板30，可動極板30、襯底10以及位于可動電極30和襯底10之間的密封環35圍城一個空腔40,固定極板20和可動極板30相對設置構成一對電容,在壓力的作用下可動極板30能夠向固定極板20靠近，從而使得電容的電容值發生變化，通過對電容值的測量，可以得到壓力值。但是這種壓力傳感器最關鍵的部分在于可動極板和固定極板之間的間距，間距太小對于壓力的測量范圍較小，間距太大使得壓力傳感器的精確度降低。傳統的振蕩器通常也包括圖I所示的結構，利用給可動極板和固定極板施加變換的同向或者反向電壓，使得可動極板在靠近固定極板和遠離固定極板兩個方向振蕩。但是，對于這種振蕩器如果可動極板和固定極板之間的間距太大就需要相對較高的電壓才能使得振蕩器發生振蕩，但是間距太小又會使得振蕩的范圍很小。
技術實現思路
考慮到現有技術的缺點，為了提高壓力傳感器的精確度，在本技術中對現有的電容式壓力傳感器結構進行了改進，將現有的電容式壓力傳感器的一個電容增加為多個，并且專利技術人在多個電容中設置了正向變化的電容和反向變化的電容，這樣使得在壓力變化時，多個電容的變化值進行疊加，從而提高了精確度，因為其中存在正向變化和反向變化的電容，從而使得電容值的變化更加敏感，且可測量的范圍更大。本技術的目的是提供一種精確度更高的壓力傳感器、振蕩器及超聲波傳感器。為實現上述目的，本技術提供了一種壓力傳感器，其特征在于，包括在控制、讀出電路襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和第五極板，其中第一極板、第三極板和第四極板相對襯底固定，第一極板和第二極板相對且之間具有間隙，第二極板懸置在第一極板上方構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和第五極板相對且具有間隙，第五極板懸置在第四極板上方構成一對電容，能夠沿垂直于襯底表面方向移動。優選地，在不受外力的自然狀態下，第二極板和第三極板之間的間隙小于第一極板和第二極板之間的間隙，且第二極板和第三極板之間的間隙小于第四極板和第五極板之間的間隙。優選地，第三極板和第四極板之間具有第一絕緣介質層。優選地，第二極板和第五極板的材料為鍺硅，所述第一絕緣介質層的材料為含硅介電質材料，包括氧化硅、氮化硅、氫氧化硅和碳氫氧化硅。優選地，第二極板和第五極板通過與襯底垂直的連接柱或者連接帶相連。優選地，第二極板、第五極板及連接柱或連接帶的結合體的一個剖面為工字型。優選地，所述第一極板為復合層結構，包括鋁層和位于鋁層上的鈦層。優選地，還包括第一密封環、第二密封環、第三密封環，第一密封環位于襯底上，第二密封環位于第二極板外圍，第三電極的邊緣搭接在第二密封環上，第三密封環位于第四極板和第五極板之間，且位于第四極板的邊緣上，第一極板、第三極板、第四極板、第五極板、第一密封環和第二密封環、第三密封環共同構成一個空腔。優選地，所述第二密封環與第二電極在同一工藝步驟中形成，其材質相同，且之間具有間隔使其不相連。優選地，在第五極板上具有第二絕緣介質層，在所述第二絕緣介質層上具有第六極板。優選地，在第一極板下方的襯底中包括MOS器件或電路。根據本技術的另一方面，提供一種壓力傳感器，其特征在于，其包括在襯底上依次層疊排列的第二極板、第三極板、第四極板和第五極板，其中第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和第五極板相對且具有間隙構成一對電容，第三極板和第四極板相對襯底固定，第二極板和第五極板固定相連并且能夠同時沿垂直于襯底表面方向移動。根據本技術的另一方面，提供一種壓力傳感器，其特征在于，包括在襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和按壓層，其中第一極板和第二極板相對且之間具有間隙構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第三極板和第四極板相對襯底固定，第二極板和按壓層固定相連并且能夠同時沿垂直于襯底表面方向移動。根據本技術的另一方面，提供一種振蕩器，其特征在于，包括在襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和第五極板，其中第一極板和第二極板相對且之間具有間隙，第二極板懸置在第一極板上方構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和第五極板相對且具有間隙，第五極板懸置在第四極板上方構成一對電容，第一極板、第三極板和第四極板相對襯底固定，第二極板和第五極板固定相連并且能夠同時沿垂直于襯底表面方向移動，當給第二極板和第三極板施加交變電壓，則第二極板振蕩。優選地，第二極板和第三極板之間的間隙小于第一極板和第二極板之間的間隙，且第二極板和第三極板之間的間隙小于第四極板和第五極板之間的間隙。根據本技術的另一方面，提供一種超聲波傳感器，其特征在于，包括結構在襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和按壓層，其中第三極板和第四極板相對襯底固定，第一極板和第二極板相對且之間具有間隙，第二極板懸置在第一極板上方構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和按壓層相對且具有間隙，第二極板和按壓層固定相連并且能夠同時沿垂直于襯底表面方向移動。優選地，按壓層為第五極板，第五極板懸置在第四極板上方構成一對電容。與現有技術相比，本技術具有以下優點本技術的壓力傳感器由多個電容組成，因此在測壓力時取幾個電容的變化之和，這樣使得壓力傳感器的精確度更高，進一步的在本技術的壓力傳感器中包括了正向變化和反向變化的電容，這樣使得壓力傳感器的精確度進一步提高。附圖說明通過參照附圖更詳細地描述示范性實施例，以上和其它的特征以及優點對于本領域技術人員將變得更加明顯，附圖中圖I為現有的壓力傳感器的結構示意圖；圖2至圖9為按照本技術一個實施例的壓力傳感器的形成方法的結構示意圖；圖10為本技術的壓力傳感器一實施例的結構示意圖。具體實施方式為使本技術的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，以下結合附圖對本技術的具體實施方式做詳細的說明。在以下描述中闡述了具體細節以便于充分理解本技術。但是本技術能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本技術內涵的情況下做類似推廣。因此本技術不受下面公開的具體實施方式的限制。圖2至圖9為按照本技術一個實施例的壓力傳感器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓力傳感器，其特征在于，包括在控制、讀出電路襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和第五極板，其中第一極板、第三極板和第四極板相對襯底固定，第一極板和第二極板相對且之間具有間隙，第二極板懸置在第一極板上方構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和第五極板相對且具有間隙，第五極板懸置在第四極板上方構成一對電容，能夠沿垂直于襯底表面方向移動。

【技術特征摘要】
1.一種壓力傳感器，其特征在于，包括在控制、讀出電路襯底上依次層疊排列的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和第五極板，其中第一極板、第三極板和第四極板相對襯底固定，第一極板和第二極板相對且之間具有間隙，第二極板懸置在第一極板上方構成一對電容，第二極板和第三極板相對且具有間隙構成一對電容，第四極板和第五極板相對且具有間隙，第五極板懸置在第四極板上方構成一對電容，能夠沿垂直于襯底表面方向移動。2.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，在不受外力的自然狀態下，第二極板和第三極板之間的間隙小于第一極板和第二極板之間的間隙，且第二極板和第三極板之間的間隙小于第四極板和第五極板之間的間隙。3.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，第三極板和第四極板之間具有第一絕緣介質層。4.如權利要求3所述的壓力傳感器，其特征在于，第二極板和第五極板的材料為鍺硅，所述第一絕緣介質層的材料為含硅介電質材料，包括氧化硅、氮化硅、氫氧化硅和碳氫氧化硅。5.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，第二極板和第五極板通過與襯底垂直的連接柱或者連接帶相連。6.如權利要求5所述的壓力傳感器，第二極板、第五極板及連接柱或連接帶的結合體的一個剖面為工字型。7.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一極板為復合層結構，包括鋁層和位于鋁層上的鈦層。8.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，還包括第一密封環、第二密封環、第三密封環，第一密封環位于襯底上，第二密封環位于第二極板外圍，第三電極的邊緣搭接在第二密封環上，第三密封環位于第四極板和第五極板之間，且位于第四極板的邊緣上，第一極板、第三極板、第四極板、第五極板、第一密封環和第二密封環、第三密封環共同構成一個空腔。9.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第二密封環與第二電極在同一工藝步驟中形成，其材質相同，且之間具有間隔使其不相連。10.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于，在第五極板上具有第二絕緣介質層，在所述第二絕緣介質層上具有第六極板。11.如權利要求I所述的壓力傳感器，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王志瑋，毛劍宏，張鐳，唐德明，
申請(專利權)人：上海麗恒光微電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：