本發(fā)明涉及一種應(yīng)力傳感器件，特別是涉及一種耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器。

背景技術(shù)：

應(yīng)變傳感器又稱應(yīng)變計(jì)(strain gauge)是一種常用的傳感器，它利用了彈性材料(金屬，合金，半導(dǎo)體或者金屬陶瓷)的壓阻特性來檢測(cè)被測(cè)結(jié)構(gòu)的正應(yīng)變與剪切應(yīng)變，它廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中，涵蓋的領(lǐng)域有土木工程，機(jī)械，航天，醫(yī)療以及可穿戴系統(tǒng)。

相比于傳統(tǒng)的應(yīng)變片，硅基諧振式應(yīng)變傳感器具有靈敏度高，溫漂小，準(zhǔn)數(shù)字化輸出，抗干擾能力強(qiáng)，等特點(diǎn)，是一類高性能的應(yīng)變傳感器。

諧振式應(yīng)變傳感器的基本原理是：被測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變引起諧振結(jié)構(gòu)的應(yīng)力發(fā)生變化，諧振梁中的軸向應(yīng)力使其彎曲振動(dòng)的共振頻率改變，拉應(yīng)力使共振頻率增高，而壓應(yīng)力使共振頻率下降，檢測(cè)共振頻率的變化就可以測(cè)得軸向應(yīng)力值，利用應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系，計(jì)算得到應(yīng)變值。

硅基諧振式應(yīng)變傳感器一般采用雙端固支音叉結(jié)構(gòu)(Double Ended Tuning Fork，DETF)的諧振式傳感器。通過將兩根雙端固支梁并聯(lián)，并使兩根梁的振動(dòng)反相，形成音叉結(jié)構(gòu)，來獲得較高的品質(zhì)因數(shù)(Q值)。

硅基諧振式應(yīng)變傳感器的主要問題在于，硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)受空氣阻尼的影響大，在常壓下難以獲得高的Q值，必須采用真空封裝，而目前較成熟的微機(jī)械真空封裝技術(shù)一般需要超過400度的高溫工藝或者需要使用低滲透率的封裝材料并結(jié)合吸氣劑，兩類工藝與硅基諧振式應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)的兼容性較差。

日本橫河電機(jī)株式會(huì)社研制的高精度諧振式壓力傳感器中采用了一種H型諧振式應(yīng)變敏感結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用均質(zhì)的H型梁，通過電磁驅(qū)動(dòng)使H型梁的4個(gè)臂振動(dòng)，通過電磁檢測(cè)振動(dòng)頻率隨應(yīng)力的變化。由于該結(jié)構(gòu)為均質(zhì)硅結(jié)構(gòu)，沒有金屬引線，可以采用高溫的硅外延工藝實(shí)現(xiàn)真空封裝，封裝的真空度高且穩(wěn)定性好，器件性能優(yōu)異。但是，該結(jié)構(gòu)必須采用電磁驅(qū)動(dòng)、電磁檢測(cè)，當(dāng)用作應(yīng)變傳感器時(shí)，電磁鐵的封裝難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器，以實(shí)現(xiàn)一種可采用高溫工藝真空封裝、高Q值、高分辨率、高靈敏度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的 壓阻檢測(cè)的諧振式應(yīng)變傳感器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器，所述諧振式應(yīng)變傳感器包括：

兩根敏感梁，各敏感梁的兩端被固定支撐；

檢測(cè)梁，連接于所述兩根敏感梁之間；

其中，所述敏感梁工作于對(duì)應(yīng)力敏感的橫振動(dòng)模態(tài)，檢測(cè)梁工作于整體壓阻效應(yīng)顯著的縱振動(dòng)模態(tài)，敏感梁橫振動(dòng)模態(tài)與檢測(cè)梁縱振動(dòng)模態(tài)的共振頻率近似相等，敏感梁與檢測(cè)梁形成耦合諧振，外加驅(qū)動(dòng)使整個(gè)結(jié)構(gòu)以耦合諧振頻率振動(dòng)，敏感梁中的應(yīng)力會(huì)改變敏感梁的共振頻率，整個(gè)結(jié)構(gòu)的耦合諧振頻率隨之改變，利用檢測(cè)梁的壓阻效應(yīng)測(cè)量耦合諧振頻率就可以測(cè)得應(yīng)力值，并進(jìn)而計(jì)算得到應(yīng)變。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，所述敏感梁及檢測(cè)梁的共振頻率近似等于各自諧振頻率的方均根。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，所述敏感梁及檢測(cè)梁的材料為單晶硅或多晶硅。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，所述諧振式應(yīng)變傳感器還包括敏感梁錨點(diǎn)電極，分別連接于各敏感梁的兩端，以固定支撐所述敏感梁，并實(shí)現(xiàn)電學(xué)引出。

進(jìn)一步地，所述敏感梁錨點(diǎn)電極通過絕緣層固定連接于硅襯底表面。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，所述諧振式應(yīng)變傳感器還包括短梁以及檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極，所述短梁的一端連接于所述檢測(cè)梁，另一端連接于所述檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極，通過所述短梁及檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極實(shí)現(xiàn)所述檢測(cè)梁的電學(xué)引出。

優(yōu)選地，所述檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極通過絕緣層固定連接于硅襯底表面。

優(yōu)選地，所述短梁連接于所述檢測(cè)梁振幅最低的節(jié)點(diǎn)。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，諧振式應(yīng)變傳感器還包括分別位于所述敏感梁兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方式包括靜電驅(qū)動(dòng)、電熱驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，所述敏感梁及檢測(cè)梁形成工字型結(jié)構(gòu)，且所述敏感梁及檢測(cè)梁均為直梁。

作為本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的一種優(yōu)選方案，所述諧振式應(yīng)變傳感器的振型為敏感梁任意奇數(shù)階橫振動(dòng)與檢測(cè)梁任意奇數(shù)階縱振動(dòng)的組合，只要保證相應(yīng)橫振動(dòng)頻率與縱振動(dòng)頻率近似相等即可。

如上所述，本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器，可以采用均質(zhì)的硅材料制成，結(jié)構(gòu)上不需要制作金屬引線，與高溫真空封裝工藝兼容，諧振結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)可以采用靜電驅(qū)動(dòng)、電熱驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)等多種方式，采用壓阻檢測(cè)。因此，本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器具有可采用高溫工藝真空封裝、高Q值、高分辨率、高靈敏度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)力檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1～圖2為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)的示意圖，其中圖1為立體圖，圖2為俯視圖。

圖3為本發(fā)明的工字型諧振結(jié)構(gòu)耦合諧振振型，敏感梁為一階橫振動(dòng)，豎梁為一階縱振動(dòng)。

圖4為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)的一種壓阻檢測(cè)電學(xué)連線圖。

圖5為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)電極的布置俯視圖。

圖6為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器的敏感梁三階橫振動(dòng)與檢測(cè)梁一階縱振動(dòng)耦合諧振的工字型結(jié)構(gòu)振型圖。

圖7為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)的另一種壓阻檢測(cè)電學(xué)連線圖。

圖8為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)采用兩根檢測(cè)梁的耦合諧振應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)俯視圖，圖中20、21為敏感梁，22、23為檢測(cè)梁，24、25為電學(xué)連接的短梁，26-31為錨點(diǎn)電極，32、33為驅(qū)動(dòng)電極。

圖9為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)的采用兩根檢測(cè)梁的耦合諧振結(jié)構(gòu)的振型示意圖，兩根敏感梁為三階橫振動(dòng)、且振動(dòng)相位相反，兩根檢測(cè)梁為一階總振動(dòng)。

圖10～圖19為本發(fā)明的工字型諧振式應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

1、2 敏感梁

3 檢測(cè)梁

4 短梁

5、6、7、8 敏感梁錨點(diǎn)電極

9 檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極

10 絕緣層

11 硅襯底

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1～圖19。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

本發(fā)明提供一種耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器，所述諧振式應(yīng)變傳感器包括：

兩根敏感梁，各敏感梁的兩端被固定支撐；

檢測(cè)梁，連接于所述兩根敏感梁之間；

其中，所述敏感梁工作于對(duì)應(yīng)力敏感的橫振動(dòng)模態(tài)，檢測(cè)梁工作于整體壓阻效應(yīng)顯著的縱振動(dòng)模態(tài)，敏感梁橫振動(dòng)模態(tài)與檢測(cè)梁縱振動(dòng)模態(tài)的共振頻率近似相等，敏感梁與檢測(cè)梁形成耦合諧振，所述敏感梁及檢測(cè)梁的共振頻率近似等于各自諧振頻率的方均根，外加驅(qū)動(dòng)使整個(gè)結(jié)構(gòu)以耦合諧振頻率振動(dòng)，敏感梁中的應(yīng)力會(huì)改變敏感梁的共振頻率，整個(gè)結(jié)構(gòu)的耦合諧振頻率隨之改變，利用檢測(cè)梁的壓阻效應(yīng)測(cè)量耦合諧振頻率就可以測(cè)得應(yīng)力值，并進(jìn)而計(jì)算得到應(yīng)變。

作為示例，所述諧振式應(yīng)變傳感器還包括敏感梁錨點(diǎn)電極，分別連接于各敏感梁的兩端，以固定支撐所述敏感梁，并實(shí)現(xiàn)電學(xué)引出。所述敏感梁錨點(diǎn)電極通過絕緣層固定連接于硅襯底表面。另外，所述諧振式應(yīng)變傳感器還包括短梁以及檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極，所述短梁的一端連接于所述檢測(cè)梁，另一端連接于所述檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極，通過所述短梁及檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極實(shí)現(xiàn)所述檢測(cè)梁的電學(xué)引出。所述檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極通過絕緣層固定連接于硅襯底表面。所述短梁連接于所述檢測(cè)梁振幅最低的節(jié)點(diǎn)。

作為示例，諧振式應(yīng)變傳感器還包括分別位于所述敏感梁兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方式包括靜電驅(qū)動(dòng)、電熱驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)。

如圖1～圖19所示，在本實(shí)施例中，具體以一種工字型結(jié)構(gòu)說明本發(fā)明的原理，但是本發(fā)明并不限于該工字型結(jié)構(gòu)。

工字型耦合諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖與俯視圖分別如圖1及圖2所示。圖中的工字型耦合 諧振結(jié)構(gòu)包括敏感梁1及2、檢測(cè)梁3，短梁4，用于電學(xué)引線，敏感梁錨點(diǎn)電極5、6、7、8用于電學(xué)引出，檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極9為連接于短梁4，并實(shí)現(xiàn)電學(xué)引出，錨點(diǎn)電極5、6、7、8、9通過絕緣層10固定連接于硅襯底11上。

該諧振結(jié)構(gòu)有很多諧振模態(tài)，其工作諧振模態(tài)如圖3所示。該模態(tài)中梁的變形均限制在x-y平面內(nèi)，敏感梁1和2的振型近似為雙端固支梁的一階橫振動(dòng)振型、且反相，檢測(cè)梁3振型近似為一階縱振動(dòng)振型。激發(fā)出該振型的設(shè)計(jì)方法為：使敏感梁一階橫振動(dòng)共振頻率與檢測(cè)梁一階縱振動(dòng)共振頻率近似相等，使敏感梁與檢測(cè)梁一階振型強(qiáng)耦合。檢測(cè)梁與敏感梁耦合諧振的頻率近似等于各自諧振頻率的方均根。短梁4與檢測(cè)梁的連接點(diǎn)為振幅為0的節(jié)點(diǎn)，因此短梁4對(duì)結(jié)構(gòu)共振頻率的影響可近似忽略。將敏感梁一階振型的共振頻率記為f_s，敏感梁長(zhǎng)近似為梁中頻率為f_s的橫波波長(zhǎng)的一半。將檢測(cè)梁共振頻率記為f_t，檢測(cè)梁總長(zhǎng)近似為梁中頻率為f_t的縱波波長(zhǎng)的一半。圖3所示耦合振型的共振頻率近似為：

$f_0=\sqrt{\frac{f_s^2+f_t^2}{2}}$

該結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，敏感梁的橫振動(dòng)與檢測(cè)梁的縱振動(dòng)共振頻率近似相等，形成強(qiáng)耦合。該特征也是本發(fā)明與橫河電機(jī)株式會(huì)社H型應(yīng)力諧振結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別之一，H型結(jié)構(gòu)的4個(gè)臂均近似以雙端固支梁的一階振型振動(dòng)而中間短梁的振幅可近似忽略。

當(dāng)該諧振結(jié)構(gòu)受到如圖1中沿x方向的正應(yīng)力時(shí)，敏感梁的共振頻率f_s隨應(yīng)力變化，引起耦合頻率f₀隨之變化：

$\frac{{\mathrm{df}}_0}{{\mathrm{dT}}_{xx}}\≈\frac{1}{2}\frac{{\mathrm{df}}_s}{{\mathrm{dT}}_{xx}}$

f₀對(duì)應(yīng)力T_xx的靈敏度約為f_s的一半。

雖然耦合諧振結(jié)構(gòu)頻率對(duì)應(yīng)力的靈敏度僅為雙端固支梁的一半，但是由于敏感梁與檢測(cè)梁耦合共振，檢測(cè)梁內(nèi)應(yīng)力信號(hào)因共振而極大地放大，利用檢測(cè)梁的壓阻效應(yīng)就可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，因此可采用均質(zhì)的硅材料制作敏感結(jié)構(gòu)，與薄膜封裝工藝兼容性好、結(jié)構(gòu)內(nèi)損耗小。

壓阻檢測(cè)的連接方法為：將敏感梁錨點(diǎn)電極5、6、7、8短接作為力敏電阻的一端，檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極9為力敏電阻的另一端，如圖4所示。圖4中箭頭表示電流流向。兩端間電阻值為：

R_s＝(R₁//R₂//R₃//R₄)+(R₅//R₆)

式中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆分別對(duì)應(yīng)為圖4中的電阻12、13、14、15、16、17，如圖中的標(biāo)示。當(dāng)結(jié)構(gòu)耦合諧振時(shí)，敏感梁為彎曲振動(dòng)模態(tài)，梁的中平面兩邊的應(yīng)力大小相等、 符號(hào)相反，其壓阻效應(yīng)近似互相抵消，敏感梁電阻R₁-R₄可近似認(rèn)為不隨振動(dòng)改變。檢測(cè)梁為縱振動(dòng)模態(tài)，梁上平均應(yīng)力是位移的線性函數(shù)。將單晶硅檢測(cè)梁制作在壓阻效應(yīng)顯著的P型<110>晶向或N型<100>晶向，硅檢測(cè)梁電阻R₅和R₆存在顯著的壓阻效應(yīng)，因此總電阻R_s的阻值可用于測(cè)量檢測(cè)梁的縱振動(dòng)信號(hào)。將電阻R_s接入惠斯頓電橋即可實(shí)現(xiàn)對(duì)R_s的測(cè)量。

工字型結(jié)構(gòu)可以采用靜電驅(qū)動(dòng)，但不限于靜電驅(qū)動(dòng)。靜電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。在2根敏感梁兩側(cè)制作驅(qū)動(dòng)電極18和19。當(dāng)敏感梁錨點(diǎn)電極5、6、7、8連接在惠斯頓電橋的電源電壓上時(shí)，該電壓就可以用作靜電驅(qū)動(dòng)的偏置電壓，在驅(qū)動(dòng)電極18和19上只需要施加交流驅(qū)動(dòng)電壓即可。該驅(qū)動(dòng)方法比傳統(tǒng)的在驅(qū)動(dòng)電極上同時(shí)施加偏置電壓和交流電壓更為簡(jiǎn)單。當(dāng)然，傳統(tǒng)的方法，即在驅(qū)動(dòng)電極18和19上同時(shí)施加偏置電壓和交流電壓也是可以的。

工字型耦合諧振結(jié)構(gòu)的振型并不限于圖3所示的振型，而可以是敏感梁任意奇數(shù)階橫振動(dòng)與檢測(cè)梁任意奇數(shù)階縱振動(dòng)的組合，只要保證相應(yīng)橫振動(dòng)頻率與縱振動(dòng)頻率近似相等即可。圖6所示的設(shè)計(jì)為敏感梁以雙端固支梁的三階彎曲振型振動(dòng)，而檢測(cè)梁為一階縱振動(dòng)。由于敏感梁為三階彎曲振型，驅(qū)動(dòng)電極設(shè)計(jì)需作相應(yīng)改變，如圖6所示。

工字型耦合諧振結(jié)構(gòu)也可以設(shè)計(jì)為圖7所示，即去除圖1中短梁4和檢測(cè)梁錨點(diǎn)電極9。由于圖1中短梁4處于桿縱振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)位置，其對(duì)振動(dòng)并沒有明顯影響，去除短梁后結(jié)構(gòu)振型沒有明顯變化。圖7也示出了該結(jié)構(gòu)的電學(xué)連接方法和電流流向，敏感梁錨點(diǎn)電極5和6短接作為力敏電阻的一端，敏感梁錨點(diǎn)電極7和8短接作為另一端。電阻的阻值為：

R_s＝(R₁//R₂)+R₅+R₆+(R₃//R₄)

圖7所示結(jié)構(gòu)采用在敏感梁兩邊制作驅(qū)動(dòng)電極，并在電極上同時(shí)施加直流偏置和交流電壓來實(shí)現(xiàn)靜電驅(qū)動(dòng)。雖然兩根敏感梁的電位并不一致，但是由于結(jié)構(gòu)工作于諧振狀態(tài)，電位不一致的影響小。

耦合諧振式應(yīng)變傳感器不限于工字型結(jié)構(gòu)。如圖8所示的結(jié)構(gòu)是另一種設(shè)計(jì)。圖中20和21為兩根敏感梁，22和23為檢測(cè)梁。工作時(shí)的耦合振型如圖9所示，敏感梁為三階彎曲振動(dòng)，檢測(cè)梁為一階縱振動(dòng)，其工作原理與工字型結(jié)構(gòu)相同。該結(jié)構(gòu)的壓阻檢測(cè)連接方法有多種。下面列出三種。

1)將電極26-29短接作為一端，電極30和31短接作為另一端；

2)將電極26和27短接作為一端，電極28和29短接作為另一端，采用該連接方法時(shí)，可以取消短梁24、25與電極30、31；

3)電極30作為一端，電極31作為另一端。

如圖10～圖18所示，本實(shí)施例還提供一種耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器的制作方法，并以薄膜真空封裝工藝制作工字型結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明，包括以下步驟：

如圖10～圖11所示，首先進(jìn)行步驟1)，在本實(shí)施例中，采用SOI硅片制作工字型結(jié)構(gòu)，所述SOI硅片包括硅襯底34、埋氧層35以及頂層硅36，SOI頂層硅厚度就等于結(jié)構(gòu)厚度。由于工字型結(jié)構(gòu)為均質(zhì)結(jié)構(gòu)，只需要根據(jù)壓阻檢測(cè)的需要定制相應(yīng)濃度頂層硅的SOI硅片即可，不需要做局部注入和擴(kuò)散。光刻工字梁結(jié)構(gòu)，采用深反應(yīng)離子刻蝕腐蝕穿頂層硅，去除光刻膠后俯視圖如圖10所示，結(jié)構(gòu)剖面A-A’如圖11所示。

如圖12～圖13所示，然后進(jìn)行步驟2)，采用LPCVD生長(zhǎng)SiO₂，填滿腐蝕形成的溝槽，光刻并刻蝕SiO₂犧牲層37，形成如圖12～圖13所示的結(jié)構(gòu)，其中，圖12為俯視圖，圖13為A-A’剖面圖。

如圖14～圖15所示，接著進(jìn)行步驟3)，采用LPCVD生長(zhǎng)低應(yīng)力SiN_x覆蓋結(jié)構(gòu)，該層SiN_x用作真空封裝殼體，光刻并刻蝕穿SiN_x層38，形成腐蝕窗口39，如圖14～圖15所示。

如圖16所示，接著進(jìn)行步驟4)，用氫氟酸腐蝕去除LPCVD SiO₂和諧振結(jié)構(gòu)下的SiO₂埋層，由于結(jié)構(gòu)寬度遠(yuǎn)小于錨點(diǎn)電極，通過控制腐蝕時(shí)間，錨點(diǎn)電極可大部分保留下了，剖面如圖16所示。

如圖17所示，然后進(jìn)行步驟4)，用LPCVD生長(zhǎng)SiO₂，填充滿腐蝕窗口。由于LPCVD腔內(nèi)為低真空，形成低真空封裝。光刻并刻蝕SiO₂，形成如圖17所示的結(jié)構(gòu)。

如圖18～圖19所示，最后進(jìn)行步驟5)，在各錨點(diǎn)電極表面光刻并刻蝕形成接觸窗口，并制作金屬電極40，即完成傳感器芯片的制作。制成的傳感器芯片如圖18～圖19所示。由于金屬電極是在片上真空封裝完成后制作的，可以采用LPCVD等高溫工藝制作片上真空封裝。

如上所述，本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器，可以采用均質(zhì)的硅材料制成，結(jié)構(gòu)上不需要制作金屬引線，與高溫真空封裝工藝兼容，諧振結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)可以采用靜電驅(qū)動(dòng)、電熱驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)等多種方式，采用壓阻檢測(cè)。因此，本發(fā)明的耦合諧振的諧振式應(yīng)變傳感器具有可采用高溫工藝真空封裝、高Q值、高分辨率、高靈敏度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)力檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。