本发明专利技术公开了一种带自检测装置的电容式压力传感器，包括硅衬底、下电极、绝缘介质层、真空密封腔、上电极、钝化层、金属引线；在硅衬底上连接有下电极；绝缘介质层位于下电极上方；在绝缘介质层的上方设有真空密封腔；传感器的上电极位于真空密封腔上方；钝化层生长在上电极的上方；金属引线的下部伸入钝化层的电极引出孔，与上下电极接触。该电容式压力传感器利用静电力模拟实际检测中的压力值，能够快速实现压力值的改变，在分析传感器性能时，具有更高效率；同时还提供压力传感器制备方法，简单易行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压力传感器，具体来说，涉及一种带自检测装置的电容式压力传 感器及其制备方法。
技术介绍
在利用硅微加工技术实现的产品中，压力传感器是发展较为成熟的一类。目前，压 力传感器已广泛应用于各种工业和生物医学领域。电容式压力传感器由于高灵敏度，更好 的温度性能，低功耗，无开启温度漂移，结构坚固，受外应力影响小等特点，逐渐成为压力传 感器的一大热点。在一个传感器正式地投入工业实践应用之前，必须先进行测试、标定等一 系列环节来研究传感的性能。传统的检测方法是将压力传感器放置在气压箱，通过设定压 力值来模拟实际测量环境。但这传统的方法存在一个弊端，设定的压力值不能剧变，当需要 从一个压力值变化到另一个压力值时，往往需要经过很长的变化时间。这不利于模拟实际 测量环境，进而不能准确检测压力传感器的性能。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种带自检测装置的电容式压力 传感器，利用静电力模拟实际检测中的压力值，能够快速实现压力值的改变，在分析传感器 性能时，具有更高的效率。同时还提供该传感器的制备方法，简单易行。 技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是： -种带自检测装置的电容式压力传感器，该压力传感器包括硅衬底、下电极、绝缘 介质层、上电极、钝化层、金属引线；下电极与硅衬底的顶面固定连接；绝缘介质层与下电 极的顶面固定连接；上电极位于绝缘介质层的上方，且上电极和绝缘介质层之间设有真空 密封腔；钝化层生长在上电极上方；金属引线伸入钝化层的电极引出孔中，且金属引线的 两端分别与上电极和下电极接触。 进一步，所述的下电极包括第一下电极和第二下电极，第一下电极的顶面和第二 下电极的顶面位于同一平面内；第一下电极和上电极构成自检测装置，第二下电极和上电 极构成传感器的上下极板。 进一步，所述的第一下电极为方块形，第二下电极为框形，第一下电极位于第二下 电极中。 进一步，所述的第一下电极和第二下电极均为大小相等的方块形，第一下电极为 两块，第二下电极为两块，第一下电极和第二下电极均匀布设，且两块第一下电极处于一对 角线上，两块第二下电极处于另一对角线上。 进一步，所述的下电极由重掺杂的单晶娃、多晶娃，或者金属制成。 进一步，所述的上电极由多晶硅构成。 进一步，所述的绝缘介质层包括第一二氧化硅层和生长在第一二氧化硅层上方的 第一氮化娃层。 进一步，所述的钝化层包括第二二氧化硅层和位于第二二氧化硅层上方的第二氮 化娃层。 -种带自检测装置的电容式压力传感器的制备方法，该制备方法包括以下步骤： 第一步，在双面抛光的硅衬底一面通过离子注入，形成重掺杂区，作为下电极； 第二步，在下电极上外延第一二氧化硅层和第一氮化硅层，作为绝缘介质层； 第三步，在绝缘介质层上方外延生长一层二氧化硅层，作为牺牲层； 第四步，在牺牲层上方生长一层多晶硅层，作为传感器的上电极； 第五步，光刻多晶硅层，形成牺牲层释放孔，利用氢氟酸释放牺牲层； 第六步，在上电极上方，外延生长真空腔密封材料，在绝缘介质层和上电极之间形 成真空密封腔，同时在真空腔密封材料层上方外延生长钝化层； 第七步，光刻钝化层，形成电极引出孔，溅射金属铝，用作金属引线。 有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：测试方便、效率高、制备 工艺采用表面微机械加工技术，工艺简单，可行性高。利用在第一下电极和上电极之间施加 电压产生的静电力，来方便地模拟实际检测中的压力值，具有更高的效率。该电容式压力 传感器采用自检测装置，当在第一下电极和上电极之间施加电压时，两者之间产生的静电 力使得由上电极和钝化层构成的可动敏感薄膜层发生弯曲，上电极和下电极之间的间距变 短，从而改变传感器的输出电容，检测其变化可以实现压力测量。本专利技术方便地利用静电力 模拟实际检测中的压力值，在分析传感器的性能时，具有更高的效率。同时，该电容式压力 传感器采用表面微机械加工技术，有效的解决了电容式压力传感器的电极引出问题，同时 避免了形成压力腔常规用的MEMS键合工艺，简化了电容式压力传感器的制造工艺，使MEMS 结构可以与CMOS工艺兼容。【附图说明】 图1为本专利技术的结构剖视图。 图2为本专利技术中制备方法第一步的结构剖视图。 图3是本专利技术中制备方法第二步的结构剖视图。 图4是本专利技术中制备方法第三步的结构剖视图。 图5是本专利技术中制备方法第四步的结构剖视图。 图6是本专利技术中制备方法第五步的结构剖视图。 图7是本专利技术中制备方法第六步的结构剖视图。 图8是本专利技术中制备方法第七步的结构剖视图。 图9是本专利技术中下电极的一种布局方式示意图。 图10是本专利技术中下电极的另一种布局方式示意图。 图中有：娃衬底1、下电极2、绝缘介质层3、真空密封腔4、上电极5、钝化层6、金属 引线7、第一下电极201、第二下电极202、第一二氧化娃层301、第一氮化娃层302、第二二氧 化娃层601、第二氮化娃层602。【具体实施方式】 下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细的说明。 如图1所示，本专利技术的一种带自检测装置的电容式压力传感器，包括硅衬底1、下 电极2、绝缘介质层3、上电极5、钝化层6和金属引线7。下电极2与硅衬底1的顶面固定 连接。绝缘介质层3与下电极2的顶面固定连接。上电极5位于绝缘介质层3的上方，且 上电极5和绝缘介质层3之间设有真空密封腔4。钝化层6生长在上电极5上方。钝化层 6中设有电极引出孔。金属引线7伸入钝化层6的电极引出孔中，且金属引线7的两端分别 与上电极5和下电极2接触。 在上述电容式压力传感器中，所述的下电极2包括第一下电极201和第二下电极 202,第一下电极201的顶面和第二下电极202的顶面位于同一平面内。第一下电极201和 上电极5构成自检测装置。第二下电极202和上电极5构成传感器的上下极板。 本专利技术的电容式压力传感器是与COMS (中文：互补金属氧化物半导体）工艺兼容 的带自检测装置的电容式压力传感器。 下电极2中的第一下电极201和上电极5构成自检测装置。下电极2中的第二下 电极202和上电极5构成电容式压力传感器的上下两块极板。自检测装置中的第一下电极 201用于施加电压，与上电极5产生静电力，使由上电极5和钝化层6构成的可动敏感薄膜 层弯曲。电容式压力传感器的第二下电极202与上电极5构成电容器，用于检测反应压力 变化。 上述结构的电容式压力传感器的工作过程是：当在第一下电极201和上电极5施 加电压时，两者之间产生的静电力，使得由上电极5和钝化层6构成的可动敏感薄膜层发生 弯曲，导致第二下电极202和上电极5之间的距离变短，从而改变压力传感器的输出电容， 检测其变化可以实现压力测量。 电容式压力传感器的电容可以近似简化为平板电容，根据平板电容的定义： 式中：C为平板电容的电容，ε。为真空介电常数，ε ^为介质层的相对介电常数，A 为极板的面积，d为两极板的间距。 在第一下电极201和上电极5之间施加电压U，极板间的电能为 根据虚功原理，第一下电极201和上电极5之间的静电力F为： 在检测标定时，传感器受到的是静电力F，而在实际应用中，传感器受到的通常是 来自外界的压力P。 P = F/A 在压力P的作用下，压力传感器的可动敏感薄膜层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带自检测装置的电容式压力传感器，其特征在于，该压力传感器包括硅衬底（1）、下电极（2）、绝缘介质层（3）、上电极（5）、钝化层（6）、金属引线（7）；下电极（2）与硅衬底（1）的顶面固定连接；绝缘介质层（3）与下电极（2）的顶面固定连接；上电极（5）位于绝缘介质层（3）的上方，且上电极（5）和绝缘介质层（3）之间设有真空密封腔（4）；钝化层（6）生长在上电极（5）上方；金属引线（7）伸入钝化层（6）的电极引出孔中，且金属引线（7）的两端分别与上电极（5）和下电极（2）接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：聂萌，包宏权，黄庆安，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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