一种MEMS电容式压力传感器的制作方法

本发明涉及微机械电子技术领域，具体是一种MEMS电容式压力传感器。

背景技术：

微机械压力传感器因其尺寸小、性能好、可靠性高、成本低而得到发展，广泛应用于工业、制造、医学和汽车等多个领域。微机械压力传感器分为两种：电容式和压阻式。相比于压阻式压力传感器，电容式压力传感器具有高灵敏度、良好的温度特性、低功耗、易与微机接口等方面的优点；但是由于其隔膜的形变不是平行运动，导致电容式压力传感器的线性度差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种MEMS电容式压力传感器，该传感器具有良好的线性度，且结构简单、易于实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种MEMS电容式压力传感器，包括衬底与压力应变膜片，压力应变膜片通过锚体固定于衬底上方，其特征在于，所述压力应变膜片底面中心键合有质量块，质量块四周沿X轴与Y轴分别设有可动梳齿电极；衬底顶部四周沿X轴与Y轴分别设有固定梳齿电极，可动梳齿电极与固定梳齿电极一一对应形成配合；每一对相互对应配合的可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向形成零位差。

进一步的，所述X轴方向的一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差大于零，另一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差小于零。

进一步的，所述Y轴方向的一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差大于零，另一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差小于零。

本发明的有益效果是，压力应变膜片感应的压力传递给质量块，质量块带动可动梳齿电极沿Z轴移动，与固定梳齿电极形成配合，可动梳齿电极与固定梳齿电极正对面积的变化带来电容的变化，实现压力的测量；可动梳齿电极与固定梳齿电极之间的相对移动是完全呈整体性的平行移动，正对面积的变化完全是线性的，使得电容的变化具有良好的线性度，不会出现传统结构中移动电极不规则变形的情况，提高器件性能；并且将X轴方向或者Y轴方向的两对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差设置呈方向不一致，可以实现差分电容，提高灵敏度、减小误差。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的立体示意图；

图4是本发明中X轴向一对可动梳齿电极与固定梳齿电极的放大示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明中X轴向另一对可动梳齿电极与固定梳齿电极的放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种MEMS电容式压力传感器，包括呈矩形的衬底1与压力应变膜片2，衬底1顶部的四周边缘设有锚体3，压力应变膜片2的四周边缘固定于锚体3顶部，压力应变膜片2与衬底1之间形成腔体；结合图2与图3所示，压力应变膜片2底面中心通过硅硅键合连接有呈长方体的质量块4，质量块4的四周沿X轴与Y轴分别设有可动梳齿电极5；衬底1顶部四周设有四个锚点6，四个锚点6位于锚体3内侧，分别位于相对应锚体的中心位置，并且与质量块4的四边分别相对应；四个锚点6沿X轴与Y轴分别设有固定梳齿电极7，可动梳齿电极5与固定梳齿电极7一一对应形成配合；结合图4～6所示，每一对相互对应配合的可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向形成零位差；作为优选的，所述X轴方向的一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差大于零，也即是可动梳齿电极高于固定梳齿电极，另一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差小于零，也即是可动梳齿电极低于固定梳齿电极；同样的，所述Y轴方向的一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差大于零，另一对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差小于零。

压力应变膜片2感应的压力传递给质量块4，质量块4带动可动梳齿电极5沿Z轴移动，与固定梳齿电极7形成配合，可动梳齿电极5与固定梳齿电极7正对面积的变化带来电容的变化，实现压力的测量；可动梳齿电极5与固定梳齿电极7之间的相对移动是完全呈整体性的平行移动，正对面积的变化完全是线性的，使得电容的变化具有良好的线性度，不会出现传统结构中移动电极不规则变形的情况，提高器件性能；并且将X轴方向或者Y轴方向的两对可动梳齿电极与固定梳齿电极在Z轴方向的零位差设置呈方向不一致，可以实现差分电容，提高灵敏度、减小误差。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。