1 引言
 

　　大氣壓力
 

　　由公式可知,，外界壓力通過改變電容的極板面積和間距來改變電容,。隨著壓力慢慢增大,，電容因極板間距減小而增大，此時電容值由非接觸電容來決定,；當(dāng)兩極板接觸時，電容的大小則主要由接觸電容來決定,。
 

　　3 傳感器的設(shè)計與制造
 

　　敏感薄膜是
 

　　整個制造流程都采用標(biāo)準(zhǔn)工藝,，如圖3所示。先熱氧化100 nm的SiO2,，既作為腐蝕Si的掩膜,，又作為電容兩電極的絕緣層。利用各向異性腐蝕形成電容空腔和將來露電極的?？滩?，如果硅片厚度一致且KOH腐蝕速率均勻，此法可以在相當(dāng)程度上等效于自停止腐蝕,。從玻璃上引出電容兩電極,，然后和硅片進行陽極鍵合。鍵合片利用KOH腐蝕減薄后反應(yīng)離子深刻蝕露出測量電極,。
 

　　4 關(guān)鍵工藝
 

　　4.1 KOH各向異性腐蝕
 

　　在各種各向異性腐蝕方法里面,，KOH腐蝕簡單實用，成本低廉,。在硅片大面積,、大深度腐蝕的情況下，KOH腐蝕容易影響硅片表面的形狀和光潔度,，如何選擇合適的溶液配比起著重要的作用,。在KOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％～40％，硅片電阻率為0.05 Ω?cm,，80℃水浴恒溫的條件下,，隨著KOH濃度的提高，腐蝕表面有著很明顯的變化：凸起的小丘逐漸由圓錐變成八棱錐進而變成四棱錐,，如圖4(a)所示,，棱錐高度多為幾十微米，底邊長一兩百微米,；提高KOH濃度,，小丘消失，出現(xiàn)四棱臺,，如圖4(b)所示,，棱臺深度多為幾個微米，底邊長一兩百微米,；再加大KOH濃度,，小坑形狀發(fā)生變化，完整的四棱臺坑幾乎消失,，多為斜坡狀的半四棱臺小坑,，如圖4(c)所示,，坡高1～2μm，邊長10μm以內(nèi),。
 

　　四棱錐和四棱臺的四個斜面對應(yīng)于腐蝕速率最低的(111)系列晶面,。當(dāng)濃度較低時，(100)和(111)晶面的腐蝕速率比小,，所以出現(xiàn)小丘,；當(dāng)濃度增大時，(100)和(111)晶面的腐蝕速率比增大,，所以出現(xiàn)小坑,；濃度達到一定程度后，(100)和(111)晶面的腐蝕速率比趨于穩(wěn)定,，依然出坑,，而(110)和(111)晶面的腐蝕速率比增大，從而產(chǎn)生斜坡,。只有調(diào)整KOH的濃度,，得到匹配的(100)、(110),、(111)
 

　　4.2 陽極鍵合
 

　　目前真空腔的形成多采用Si—Si鍵合或者陽極鍵合。本方案采用陽極鍵合,，是因為陽極鍵合比Si—Si鍵合的要求低,。首先溫度只需要400～500℃，其次表面光潔度要求也相對較低,。本工藝過程中存在金屬電極,，不適于用高溫；鍵合面存在高約1400 nm,，寬為20μm的電極引線,，鍵合面的SiO2經(jīng)過一定程度的KOH各向異性腐蝕后粗糙度為100nm左右，經(jīng)過試驗證明,，鍵合情況良好(圖5),，并具有良好的密封效果。
 

　　4.3 反應(yīng)離子深刻蝕
 

　　反應(yīng)離子深刻蝕(DRIE)能刻出非常深的垂直結(jié)構(gòu),，本試驗用于最后硅薄膜的形成,。DRIE的刻蝕效果(刻深為250 μm)沒有KOH腐蝕的平坦，刻蝕表面比較粗糙,，表面顆粒起伏為幾個微米,，如圖6。此外刻蝕存在不均勻性,，75 mm硅片四周已經(jīng)刻到電極露出,，而硅片中央的電極還沒有露出,。深刻蝕的不均勻性與刻蝕表面的圖形有著密切的聯(lián)系，但其中的成因和機理目前還沒有具體合理的理論和解釋說明,。因而無法從理論上指導(dǎo)規(guī)劃刻蝕表面的形狀設(shè)計,，更多的是依靠經(jīng)驗手動凋整。
 

　　5 試驗結(jié)果與分析
 

　　制成的傳感器樣片,。薄膜尺寸為2 mm2 mm,，膜厚理淪設(shè)計為10 μm，但由于硅片本身厚度存在20 μm的起伏誤差,，且經(jīng)過KOH各向異性腐蝕以及反應(yīng)離子深刻蝕之后已經(jīng)難以保證設(shè)計要求,，實際膜厚10～30μm不等。
 

　　在室溫19.34℃的條件下,，對壓力
 

　　6 結(jié)論
 

　　利用硅膜的良好機械特性,，采用接觸式的結(jié)構(gòu)，通過簡單標(biāo)準(zhǔn)的工藝制造出了電容式壓力傳感器樣片,。經(jīng)過對傳感器的測試和分析,，證明這種傳感器可應(yīng)用于氣象壓力的測量。如何改進結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝制造,，提高傳感器的測量精度是下一步研究工作的重點,。