專利名稱：靜電疊層式蘭姆波微型傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于壓力、加速度測(cè)量，可以應(yīng)用于生物、化學(xué)、環(huán)境等許多領(lǐng)域中，涉及對(duì)液體或氣體蒸汽等微質(zhì)量變化的測(cè)量，尤其是涉及一種對(duì)蘭姆波微傳感器的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
蘭姆波微傳感器的出現(xiàn)已有十幾年的歷史。傳統(tǒng)的蘭姆波傳感器是在硅基底上附著壓電薄膜制成，由于壓電薄膜的制造工藝復(fù)雜、壽命低、質(zhì)量不易檢測(cè)以及穩(wěn)定性不理想等因素，近年來(lái)人們一直在探索其它替代方式。2000年美國(guó)斯坦福大學(xué)用表面微機(jī)械工藝嘗試研究了靜電式蘭姆波傳感器，為該傳感器的研制開(kāi)辟了新的技術(shù)途徑，但是這種表面微加工工藝對(duì)設(shè)備要求高、制造難度大，因而成本高。
本發(fā)明的目的是解決已有技術(shù)中對(duì)設(shè)備要求高、制造難度大，因而成本高，質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題，尋求一種用常規(guī)工藝可實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性、長(zhǎng)壽命的靜電疊層式蘭姆波傳感器。
本發(fā)明主要采用體硅工藝制作，它包括襯底1、薄膜2，金屬層分別為3和4、凸臺(tái)5、接收窗口6、叉指電極7、齒狀支撐8、凸臺(tái)9、襯底10、氧化層11，由上下兩層結(jié)構(gòu)構(gòu)成分別是襯底1和襯底10，在襯底1的本體上制備有薄膜2，在薄膜2的上下表面制備金屬層分別為3和4，在襯底1本體上對(duì)稱位置制備有兩個(gè)凸臺(tái)5，在襯底10的本體上制備有接收窗口6、齒狀支撐8和兩個(gè)凸臺(tái)9，在齒狀支撐8的齒間制備有叉指電極7，兩個(gè)凸臺(tái)5的底部與兩個(gè)凸臺(tái)9的上部鍵合連接。
本發(fā)明的工作過(guò)程由低電阻性薄膜和金屬層構(gòu)成電容的上表面，叉指電極構(gòu)成的電容的下表面，當(dāng)在薄膜和叉指電極間施加電壓時(shí)，由于齒狀支撐與薄膜的周期性間隔結(jié)構(gòu)而在薄膜內(nèi)形成蘭姆波，此時(shí)當(dāng)薄膜的表面有微量氣體或液體流過(guò)時(shí)，薄膜內(nèi)傳播的蘭姆波將產(chǎn)生幅值、頻率和相位上的變化，通過(guò)接受窗口，由外部設(shè)備如激光干涉儀進(jìn)行接收檢測(cè)，從而可以確定薄膜表面微量流體或氣體的質(zhì)量變化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用常規(guī)的體硅工藝便可制造，避免了使用對(duì)設(shè)備要求高、制造難度大的表面微加工工藝；由于采用薄膜金屬層、凸臺(tái)、齒狀支撐和叉指電極疊層式的結(jié)構(gòu)，提供了一種成本低、質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)的疊層式靜電驅(qū)動(dòng)蘭姆波微型傳感器，避免了由壓電薄膜驅(qū)動(dòng)的蘭姆波傳感器的一些缺點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明主剖面結(jié)構(gòu)示意圖本發(fā)明的實(shí)施例如圖1所示它包括襯底1、薄膜2，金屬層分別為3和4、凸臺(tái)5、接收窗口6、叉指電極7、齒狀支撐8、凸臺(tái)9、襯底10、氧化層11。薄膜2選用375微米左右的雙面氧化、雙面拋光的低電阻率硅片制作，上表面金屬層3和下表面金屬層4在薄膜2上濺射鋁得到，襯底10由雙面拋光雙面氧化的高阻硅片的制作，腐蝕得到接收窗口6、齒狀支撐8、凸臺(tái)9和叉指電極7，將襯底1和襯底10通過(guò)鍵合連接在一起。接收窗口6用KOH深刻蝕直至得到10微米厚的薄膜。對(duì)下層硅片進(jìn)行雙面氧化處理，得氧化層11。
權(quán)利要求
1.一種靜電疊層式蘭姆波微型傳感器，其特征在于襯底1、薄膜2，金屬層分別為3和4、凸臺(tái)5、接收窗口6、叉指電極7、齒狀支撐8、凸臺(tái)9、襯底10、氧化層11，傳感器由上下兩層結(jié)構(gòu)構(gòu)成分別是襯底1和襯底10，在襯底1的本體上制備有薄膜2，在薄膜2的上下表面制備金屬層分別為3和4，在襯底1本體上對(duì)稱位置制備有兩個(gè)凸臺(tái)5，在襯底10的本體上制備有接收窗口6、齒狀支撐8和兩個(gè)凸臺(tái)9，在齒狀支撐8的齒間制備有叉指電極7，兩個(gè)凸臺(tái)5的底部與兩個(gè)凸臺(tái)5的上部連接。
全文摘要
本發(fā)明用于壓力、加速度測(cè)量,可以應(yīng)用于生物、化學(xué)、環(huán)境等許多領(lǐng)域中,涉及對(duì)液體或氣體蒸汽等微質(zhì)量變化的測(cè)量,尤其是涉及一種對(duì)蘭姆波微傳感器的改進(jìn)。它包括襯底、薄膜,金屬層、凸臺(tái)、接收窗口、叉指電極、齒狀支撐、襯底,本發(fā)明采用常規(guī)的體硅工藝,不需特殊工藝便可制造;由于采用薄膜、金屬層、凸臺(tái)、齒狀支撐和叉指電極的結(jié)構(gòu),提供了一種體積小、重量輕、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)的疊層式靜電驅(qū)動(dòng)蘭姆波微型傳感器。
文檔編號(hào)G01N21/41GK1382979SQ01116718
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者吳一輝, 弗朗西思.貝思汀, 米歇爾.羅勃切羅爾, 賈宏光, 鞠揮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所