一种微机电系统压力传感器和微机电系统压力换能器的制作方法

本发明涉及压力传感器，尤其涉及一种微机电系统压力传感器和微机电系统压力换能器。

背景技术：

1、微机电系统（micro-electro-mechanical system，mems）可用于环境压力测量系统以测量绝对或差分环境压力。当设计将mems器件用作传感器的系统时，可以考虑由mems器件的机械谐振引起的任何环境噪声和能量损失。在一些系统中，这种机械谐振可以响应于激励信号生成振荡，并且这些振荡可具有通过质量因子(q)来表征的能量损失。较大的q表示机械振荡消失地更加缓慢。较小的q表示机械振荡消失地更加快速。

2、电容mems压力换能器可以由一个以上典型的压力传感器耦合组成。现有技术中，电容mems压力换能器在实际测量过程中会产生明显共振，检测精度较差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种微机电系统压力传感器和微机电系统压力换能器，以消除微机电系统压力传感器在测量过程中因内部每一压力传感器单元的尺寸相同，而产生的共振现象，提高输出检测信号的准确性，降低噪声影响。

2、根据本发明的一方面，提供了一种微机电系统压力传感器，微机电系统压力传感器包括：

3、多个压力传感器单元，多个压力传感器单元并联连接；

4、压力传感器单元包括：

5、衬底；

6、第一电极层，第一电极层位于衬底的一侧；

7、支撑层，支撑层位于第一电极层远离衬底的一侧，且支撑层位于围绕第一电极层的边缘设置；

8、第二电极层，第二电极层设置在支撑层远离第一电极层的一侧，第二电极层和支撑层围成的空间为空腔，第二电极层用于在接收到压力信号时产生形变，第二电极层与第一电极层之间的电容在第二电极层产生形变时发生改变；

9、负载层，负载层设置在第二电极层远离支撑层的一侧；

10、每一压力传感器单元的负载层的特征参数不同，其中，负载层的特征参数包括材料、厚度、形状、面积以及层数中的至少一种。

11、进一步的，第二电极层包括：

12、至少一个振膜层，振膜层设置在支撑层远离衬底的一侧，振膜层和支撑层围成的空间为空腔，振膜层用于在接收到压力信号时产生形变；

13、导电层，所述导电层与所述振膜层接触设置，所述导电层用于在接收到压力信号时，与所述振膜层一同产生形变，所述导电层与所述第一电极层之间的电容在所述振膜层产生形变时发生改变。

14、进一步的，不同压力传感器单元中，负载层在衬底的正投影面积不同，负载层的厚度相同。

15、进一步的，不同所述压力传感器单元中，所述负载层在所述衬底的正投影面积相同，所述负载层的厚度不同。

16、进一步的，不同压力传感器单元中，负载层的边缘在衬底的正投影与第二电极层的边缘在衬底的正投影重合；且负载层设置有镂空图形，不同压力传感器单元中，负载层的镂空图形在衬底的正投影面积互不相同。

17、进一步的，不同压力传感器单元中，第二电极层在衬底的正投影面积互不相同，负载层在衬底的正投影面积与第二电极层在衬底的正投影面积相同。

18、进一步的，不同压力传感器单元中，负载层的边缘在衬底的正投影在第二电极层的边缘在衬底的正投影之内。

19、进一步的，不同压力传感器单元中，负载层的边缘在衬底的正投影与第二电极层的边缘在衬底的正投影重合。

20、进一步的，导电层包括掺杂多晶硅层或金属层。

21、根据本发明的另一方面，提供了一种微机电系统压力换能器，微机电系统压力换能器包括：两个上述实施例任一所述的微机电系统压力传感器、第一参考电容传感器和第二参考电容传感器；

22、两个上述实施例任一所述的微机电系统压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器；

23、第一压力传感器的第一端与第一参考电容传感器的第一端连接，第一压力传感器的第二端与第二参考电容传感器的第一端连接，第一参考电容传感器的第二端与第二压力传感器的第一端连接，第二参考电容传感器的第二端与第二压力传感器的第二端连接；

24、第一压力传感器的第一端与激励信号发射装置的第一端连接，第二压力传感器的第二端与激励信号发射装置的第二端连接；

25、第一压力传感器的第二端与检测装置的第一端连接，第二压力传感器的第一端与检测装置的第二端连接。

26、本发明实施例提供的微机电系统压力传感器包括多个压力传感器单元，多个压力传感器单元并联连接，而压力传感器单元包括衬底，第一电极层，第一电极层位于衬底的一侧；支撑层，支撑层位于第一电极层远离衬底的一侧，且支撑层位于围绕第一电极层的边缘设置；第二电极层，第二电极层设置在支撑层远离第一电极层的一侧，第二电极层和支撑层围成的空间为空腔，第二电极层用于在接收到压力信号时产生形变，第二电极层与第一电极层之间的电容在第二电极层产生形变时发生改变；负载层，负载层设置在第二电极层远离支撑层的一侧，通过在每一压力传感器单元中设计不同特征参数的负载层，能够消除微机电系统压力传感器在测量过程中因内部每一压力传感器单元的特征参数相同，而产生的共振现象，提高了输出检测信号的准确性，降低了噪声影响。

27、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种微机电系统压力传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，所述第二电极层包括：

3.根据权利要求1所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

7.根据权利要求3或4所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

8.根据权利要求4所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

9.根据权利要求2所述的微机电系统压力传感器，其特征在于，

10.一种微机电系统压力换能器，其特征在于，包括：两个上述权利要求1-9任一所述的微机电系统压力传感器、第一参考电容传感器和第二参考电容传感器；

技术总结
本发明公开了一种微机电系统压力传感器和微机电系统压力换能器。压力传感器包括：多个压力传感器单元，多个压力传感器单元并联连接；压力传感器单元包括：衬底；第一电极层；支撑层位于围绕第一电极层的边缘设置；第二电极层，第二电极层设置在支撑层远离第一电极层的一侧，第二电极层和支撑层围成的空间为空腔，第二电极层用于在接收到压力信号时产生形变，第二电极层与第一电极层之间的电容在第二电极层产生形变时发生改变；负载层设置在第二电极层远离支撑层的一侧；每一压力传感器单元的负载层的特征参数不同。本发明能够消除压力传感器在测量过程中产生的共振现象，提高了输出检测信号的准确性，降低了噪声影响。

技术研发人员：缪建民,张瑞珍,李绪民,王志宏
受保护的技术使用者：华景传感科技（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10