專利名稱：多層梁結(jié)構(gòu)的電容式微機(jī)械溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機(jī)械溫度傳感器，尤其涉及一種多層梁結(jié)構(gòu)的電容式溫度傳感器。
背景技術(shù)：
溫度傳感器是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究過程中最常用的傳感器之一，種類繁多，大致可分為傳統(tǒng)分立式傳感器和半導(dǎo)體溫度傳感器。傳統(tǒng)的溫度傳感器(如，熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關(guān)等)雖然有著各自不可替代的優(yōu)點(diǎn)，但體積大、一致性差，制約了它們?cè)谖⑿突叨穗娮赢a(chǎn)品中的應(yīng)用。而半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時(shí)間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以電壓、電流、頻率輸出，在-55℃～150℃溫度范圍內(nèi)都與溫度成線性關(guān)系，但由于存在PN結(jié)，其在惡劣環(huán)境中(如高溫、低溫、輻射)應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種多層梁結(jié)構(gòu)的電容式微機(jī)械溫度傳感器，該傳感器具有測量溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)方案本發(fā)明是一種用于傳遞溫度信號(hào)的多層梁結(jié)構(gòu)電容式溫度傳感器，由電容極板和連接電容極板的引線組成，利用微機(jī)械加工方法制備。該傳感器由上電容極板和下電容極板及連接電容極板的第一引線和第第二引線組成，上電容極板和下電容極板為導(dǎo)電膜，在該兩導(dǎo)電膜之間由絕緣介質(zhì)膜填充，第一引線和第第二引線分別對(duì)應(yīng)與上電容極板和下電容極板相接，下電容極板設(shè)在襯底上，在下電容極板下設(shè)有空腔。上電容極板的導(dǎo)電膜為金屬膜，下電容極板的導(dǎo)電膜為P+層，絕緣介質(zhì)膜為二氧化硅。
有益效果本發(fā)明采用由導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)/介質(zhì)層/導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)組成的多層梁固體可變電容結(jié)構(gòu)，即在兩層電容極板間填充了絕緣介質(zhì)。在溫度變化時(shí)，多層梁的各層材料因熱膨脹系數(shù)失配而產(chǎn)生熱應(yīng)力，使多層梁發(fā)生彎曲形變。形變?cè)斐蓸O板面積和介電常數(shù)發(fā)生改變，因此引起傳感器電容發(fā)生變化，可變電容由上下極板電極材料引出。各層材料熱膨脹系數(shù)要相差較大，靈敏度就高，故可選擇金屬和摻雜硅作為上下極板。同時(shí)增大傳感器敏感膜的面積，可提高電容的變化量。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是本發(fā)明的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種用于傳遞溫度信號(hào)的多層梁結(jié)構(gòu)電容式溫度傳感器，該傳感器由上電容極板1和下電容極板2及連接電容極板的第一引線3和第第二引線4組成，上電容極板1和下電容極板2為導(dǎo)電膜，在該兩導(dǎo)電膜之間由絕緣介質(zhì)膜5填充，第一引線3和第二引線4分別對(duì)應(yīng)與上電容極板1和下電容極板2相接，下電容極板2設(shè)在襯底6上，在下電容極板2下設(shè)有空腔。上電容極板1的導(dǎo)電膜為金屬膜，下電容極板2的導(dǎo)電膜為P+層，絕緣介質(zhì)膜5為二氧化硅。
本發(fā)明的傳感器電容在溫度變化時(shí)，多層梁會(huì)因熱應(yīng)力產(chǎn)生形變，從而導(dǎo)致電容的變化。通過測量傳感器的電容變化，可得到溫度變化。
本發(fā)明可采用以下工藝制備(1)襯底硅上熱氧化形成氧化層，光刻窗口，重?fù)诫s注入形成P+層，定義出下極板，(2)介質(zhì)薄膜層淀積與圖形光刻，(3)光刻引線孔，(4)淀積金屬并光刻形成上極板和引線，(5)硅片背面腐蝕掏腔。
權(quán)利要求
1.一種多層梁結(jié)構(gòu)的電容式微機(jī)械溫度傳感器，其特征在于該傳感器由上電容極板(1)和下電容極板(2)及連接電容極板的第一引線(3)和第二引線(4)組成，上電容極板(1)和下電容極板(2)為導(dǎo)電膜，在該兩導(dǎo)電膜之間由絕緣介質(zhì)膜(5)填充，第一引線(3)和第第二引線(4)分別對(duì)應(yīng)與上電容極板(1)和下電容極板(2)相接，下電容極板(2)設(shè)在襯底(6)上，在下電容極板(2)下設(shè)有空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層梁結(jié)構(gòu)的電容式微機(jī)械溫度傳感器，其特征在于上電容極板(1)的導(dǎo)電膜為金屬膜，下電容極板(2)的導(dǎo)電膜為P+層，絕緣介質(zhì)膜(5)為二氧化硅。
全文摘要
多層梁結(jié)構(gòu)電容式溫度傳感器，由電容極板和連接電容極板的引線組成，采用微機(jī)械加工方法制備，該傳感器由上電容極板(1)和下電容極板(2)及連接電容極板的第一引線(3)和第二引線(4)組成，上電容極板(1)和下電容極板(2)為導(dǎo)電膜，在該兩導(dǎo)電膜之間由絕緣介質(zhì)膜(5)填充，第一引線(3)和第二引線(4)分別對(duì)應(yīng)與上電容極板(1)和下電容極板(2)相接，下電容極板(2)設(shè)在襯底(6)上，在下電容極板(2)下設(shè)有空腔。上電容極板(1)的導(dǎo)電膜為金屬膜，下電容極板(2)的導(dǎo)電膜為P
文檔編號(hào)G01K7/34GK101071084SQ20071002449
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者黃慶安, 陸婷婷, 秦明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)