一种带有过滤装置的mems海水电导率传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电子机械系统制造领域，适用于海洋测量应用场合，特别适用于实 时高精度的海水电导率测量，涉及一种带过滤装置的海水电导率传感器，尤其涉及一种带 有过滤装置的MEMS海水电导率传感器。
【背景技术】
[0002] 目前，海洋观测一直受到广泛的关注，海水电导率是海洋水体最基本的物理要素， 海洋中的各种现象、过程，海洋生物的生存与繁殖，以及人类的海上活动，包括海上军事活 动，几乎都与海水电导率的时空分布直接或间接相关。
[0003] 现有技术中，海水电导率测量所采用的专门测试设备，设备昂贵、体积庞大、测量 成本高。而MEMS电导率传感器体积小、功耗低、成本低、可大批量生产，适合应用于自动、在 线、长期、连续、多平台、网络化的海洋观测，然而已有的MEMS电导率传感器的抗污染能力较 差，容易引起测量误差，致使测量精度不高，限制了其在海洋观测中的应用。
【发明内容】
[0004] 本发明需要解决的问题是针对上述现有的海水电导率测量设备，价格昂贵、体积 庞大、测量成本高；已有的MEMS电导率传感器的抗污染能力较差，存在测量误差，测量精度 不高，限制其在海洋中观测的不足，而提供一种结构简单，体积小巧，操作方便，成本较低， 测量速度快，抗污染能力强，测量精度高的一种带有过滤装置的MEMS海水电导率传感器。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种带有过滤装置的MEMS海水电导率传感器，包括绝缘衬底、四个金属电极和过滤装 置，所述的过滤装置为矩形盒盖状，其顶面上有过滤孔阵列，过滤装置通过其沿部覆盖在绝 缘衬底的上端面上，过滤装置与绝缘衬底之间形成的空腔为电导池，四个金属电极均设置 于电导池内的绝缘衬底上，四个金属电极包括由绝缘衬底一侧向另一侧依次设置且相互平 行的第一金属电极、第二金属电极、第三金属电极和第四金属电极，四个金属电极均为长方 体形，第一金属电极的尺寸与第四金属电极的尺寸相同，第二金属电极的尺寸与第三金属 电极的尺寸相同，且第一金属电极的尺寸大于第二金属电极的尺寸，第一金属电极、第二金 属电极与第三金属电极、第四金属电极相互对称，第二金属电极和第三金属电极之间的间 距大于第一金属电极和第二金属电极之间的间距，其中第一金属电极和第四金属电极为电 流电极，第二金属电极和第三金属电极为电压电极，四个金属电极分别通过连接引线与外 界测试电路相连。
[0006] 绝缘衬底为硅基材料制成，绝缘衬底的上端面为二氧化硅绝缘层。
[0007] 四个金属电极均由表面镀金的镍材料经金属微加工工艺制成。
[0008] 过滤孔为矩形，过滤孔的大小和间距可根据环境需要进行加工。
[0009] 过滤装置由体硅和二氧化硅组成。
[0010]过滤装置经微加工工艺制造而成，包括以下步骤： A、 首先对体硅的下端面进行腐蚀，腐蚀出一个空腔，体硅的上端面即形成一层硅薄膜； B、 对体硅上端面的硅薄膜进行刻蚀，形成阵列分布的过滤孔； C、 然后利用干氧工艺对完成上述加工工艺的体硅的表面进行氧化，使该体硅表面形成 一层起保护作用的二氧化硅。
[0011]所述过滤装置与绝缘衬底的连接面通过阳极键合工艺相连。
[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： (1) 采用MEMS硅-玻璃键合工艺制造的过滤装置能够有效过滤出海水中的有机残渣、微 粒、空气泡、海藻等，使进入电导池中的海水较为纯净，克服了现有MEMS电导率传感器抗污 染能力差、测量精度低的缺点； (2) 本发明的一种带有过滤装置的MEMS海水电导率传感器基于MEMS加工技术，具有结 构简单、体积小巧、功耗低、成本低、通用性强等优点，便于实现实时高精度的海水电导率测 量。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的一种带有过滤装置的MEMS海水电导率传感器的结构示意图； 图2为过滤装置的结构示意图； 图3为绝缘衬底和金属电极的结构示意图； 图4为图1的剖视图。
[0014] 其中，1、绝缘衬底，201、第一金属电极，202、第二金属电极，203、第三金属电极， 204、第四金属电极，3、过滤装置，301、体硅，302、二氧化硅，303、过滤孔，4、电导池。
【具体实施方式】
[0015] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以 示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0016] 如图1-4所示，一种带有过滤装置的MEMS海水电导率传感器，包括绝缘衬底1、四个 金属电极和过滤装置3,所述的过滤装置3为矩形盒盖状，其顶面上有过滤孔303阵列，过滤 装置3通过其沿部覆盖在绝缘衬底1的上端面上，过滤装置3与绝缘衬底1之间形成的空腔为 电导池4,四个金属电极均设置于电导池4内的绝缘衬底1上，四个金属电极包括由绝缘衬底 1 一侧向另一侧依次设置且相互平行的第一金属电极201、第二金属电极202、第三金属电极 203和第四金属电极204,四个金属电极均为长方体形，第一金属电极201的尺寸与第四金属 电极204的尺寸相同，第二金属电极202的尺寸与第三金属电极203的尺寸相同，且第一金属 电极201的尺寸大于第二金属电极202的尺寸，第一金属电极201、第二金属电极202与第三 金属电极203、第四金属电极204相互对称，第二金属电极202和第三金属电极203之间的间 距大于第一金属电极201和第二金属电极202之间的间距，其中第一金属电极201和第四金 属电极204为电流电极，第二金属电极202和第三金属电极203为电压电极，四个金属电极分 别通过连接引线与外界测试电路相连。
[0017] 绝缘衬底1