[发明专利]一种无线无源电容式气压传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气压传感器，具体来说，涉及一种无线无源电容式气压传感器。

背景技术

气压传感器在气象预报、气候分析、环境检测、航空航天等方面发挥着越来越重要的作用。尤其是近年来频繁发生的天气自然灾害使得气压传感器在气象预报和气候分析方面凸显重要性。

随着传感器市场的增长，无线传感器将成为物联网发展的焦点。一方面，由于整个传感器网络中传感器数目异常巨大，随着传感器微型化程度不断加深，传感器引线规模将成为限制传感器网络发展的重要瓶颈；另一方面，在某些密封环境或恶劣环境中，电源线及信号引线不可能使用，因此，这类传感器只能由无线传感器来实现。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种无线无源电容式气压传感器，该气压传感器采用无线无源元件构成，具有体积小、功耗低的性能优点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种无线无源电容式气压传感器，该气压传感器包括硅衬底、外延单晶硅层、氧化层、金属层和钝化层；

硅衬底中设有真空封闭腔，位于真空封闭腔正上方的硅衬底上设有硅腐蚀孔，外延单晶硅层连接在硅衬底的顶面；外延单晶硅层延伸至硅衬底的硅腐蚀孔中，位于真空封闭腔正上方的硅衬底和外延单晶硅层形成可动敏感薄膜层，该可动敏感薄膜层作为下电容级板；氧化层连接在外延单晶硅层的顶面，且氧化层中设有电容间隙腔，电容间隙腔与真空封闭腔相对；金属层连接在氧化层的上方，该金属层中设有片上电感；钝化层覆盖在金属层的外表面，钝化层和金属层中设有腐蚀透气孔，腐蚀透气孔与电容间隙腔连通；在金属层和氧化层中设有下电容极板电引出，下电容极板电引出的顶面与金属层的顶面位于同一平面，下电容极板电引出的底面连接在外延单晶硅层的顶面上；对与下电容极板电引出底面和片上电感底面相连的外延单晶硅层区域进行掺杂，形成磷离子重掺杂扩散区；在金属层中还设有上电容极板电引出，上电容极板电引出的底面与氧化层的顶面连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.由无线无源元件构成。本发明的气压传感器由电感、电容等全无源元件构成，利用不同的敏感电容检测气压的变化，利用电感耦合输出信号。随着传感器市场的增长，无线传感器将成为物联网发展的焦点。一方面，由于整个传感器网络中传感器数目异常巨大，随着传感器微型化程度不断加深，传感器引线规模将成为限制传感器网络发展的重要瓶颈；另一方面，在某些密封环境或恶劣环境中，电源线及信号引线不可能使用。因此，这类传感器只能由无线传感器来实现。本发明采用由无线无源元件构成的传感器，可以扩展传感器的应用环境。同时，本发明的传感器省去传感器引线，有利于传感器网络的发展。

2.体积小、功耗低、可适用于恶劣环境。现有技术中带电路的无源无线集成传感器具有体积大、功耗大、不能在恶劣环境下工作的缺点。本发明的无线无源电容式气压传感器利用电感、电容等全无源元件电容式气压传感器，通过测量表征气压谐振频率峰值的变化来测量气压，传感器体积小、功耗低、适用于恶劣环境应用。

3.具有一致性好，成本低的优点。本发明是一种与CMOS工艺兼容的无源无线电容式气压传感器，可利用CMOS标准工艺和MEMS关键工艺，制造出该气压传感器，因此该气压传感器具有一致性好，成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的纵向剖视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图中有：硅衬底1、外延单晶硅层2、氧化层3、金属层4、钝化层5、真空封闭腔6、可动敏感薄膜层7、电容间隙腔8、片上电感9、腐蚀透气孔10、下电容极板电引出11、磷离子重掺杂扩散区12、上电容极板电引出13、上电容极板14。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。