KR987000672A - 용량성 절대압력센서 및 방법(capacitive absolute pressure sensor and method) - Google Patents

용량성 절대압력센서 및 방법(capacitive absolute pressure sensor and method) Download PDF

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Abstract

용량성 절대압력센서(10)는 전극(24)이 증착되어 있는 기판(14)과 이 기판(14)위에 배치된 다이아프램 조립체(12)를 포함하고 있다. 압력이 증가함에 따라 다이아프램(16)이 편향하여 전극(24)을 터치하고(터치 모드로), 센서(10)의 정전용량을 변화시킨다. 따라서 변화된 정전용량을 감지하여 압력변화를 감지한다. 매설된 피드스루를 사용하여 다이아프램(16)아래에서 챔버(34)내 정전용량의 변화를 감지하여 감지된 압력을 측정한다. 챔버(34)내 진공은 감지전극과 절연층 (32)두께의 적절한 선택, 이들의 열주기에의 노출 및 다이아프램 조립체(12)의 기판(14)에의 기밀결합에 의해 유지된다.

Description

용량성 절대압력센서 및 방법(CAPACITIVE ABSOLUTE PRESSURE SENSOR AND METHOD)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예의 조립도이다.

Claims (21)

1) 기판위에 배치된 전극, 2) 이 전극이 놓인 제 1부분과 제 2부분 및 3) 제 1부분에서만 전극위에 배치된 절연층을 가지는 기판; 및 다이아프램이 배치되는 제 1영역과 제 2개방영역을 한정하는 프레임 구조물과 분할벽을 포함하는 기판상의 다이아프램 조립체로 이루어지며; 제 1영역과 제 2영역은 1) 기판의 제 1부분이 제 1영역 및 다이아프램과 정렬되어 제 1영역을 한정하는 다이아프램, 기판, 분할벽 및 대응 프레임 구조물이 진공실을 형성하고 2) 기판의 제 2부분이 제 2개방영역과 정렬되어 전극에의 도달을 용이하게 하도록 기판위에 배열되고, 분할벽은 제 1 및 제 2영역을 일반적으로 분리하며 제 1부분에서 전극위의 절연층과 접촉하고, 절연층 및 전극은 소정 두께로 되어 있고, 절연층은 전극 주위에서 변형되어서 밀봉되어 진공 챔버에 진공상태를 유지하는 용량성 압력센서.
제 1 항에 있어서, 프레임 구조물과 분할벽은 센서가 큰 외력, 압력 및 온도 극한치를 견딤으로써 안정성을 유지하도록 하는 치수로 되어 있는 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 절연층의 소정 두께가 약 0. 3-3. 0미크론인 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 전극의 소정두께가 약 0. 1-0. 3미크론인 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 진공챔버가 정전용량을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 센서.
제 5 항에 있어서, 정전용량의 변화가 압력으로서 다이아프램위에 미치는 것을 특징으로 하는 센서.
제 6 항에 있어서, 압력은 다이아프램이 절연층을 터치하게 하는 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 전극이 크롬 및 플라티늄으로 이루어짐으로써 절연층에의 양호한 부착을 제공하는 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 다이아프램이 다이아프램위에 가해진 압력의 함수로서 절연층을 터치하도록 편향됨으로써 터치 모드 동작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 센서.
제 9 항에 있어서, 센서가 터치 영역에서 선형동작범위를 가지는 것을 특징으로 하는 센서.
제 10 항에 있어서, 절연층을 터치하도록 편향되는 결과로서 센서가 과부하 압력을 견디는 것을 특징으로 하는 센서.
제 11 항에 있어서, 선형동작범위가 원하는 압력범위에 상당하도록 비선형 영역의 출력전압이 억제되는 것을 특징으로 하는 센서.
용량성 압력센서의 제조방법에 있어서, 분할벽에 의해 분리되는 제 1 및 제 2간극을 제 1면에서 에칭하는 단계; 확산 공정을 실행하여 간극에 P+층을 형성하는 단계; 제 1분과 제 2부분을 가지는 기판 표면에, 제 1부분과 제 2부분에 놓이는 전극 및 제 2부분에 분산되는 패드의 형태로 금속을 증착시키는 단계; 표면 및 전극에 유리를 스퍼터하는 단계; 전극 주위의 유리를 변형시키는 단계; 챔버를 한정하는 제 1간극이 기판의 제 1부분과 정렬되고 역시 챔버를 한정하는 제 2간극이 기판의 제 2부분과 정렬되도록 기판에 실리콘 웨이퍼를 결합시키는 단계; 웨이퍼의 제 1면에 대향하는 제 2면을 에칭하여 (1) 제 1간극 및 제 1부분과 정렬된 다이아프램과 (2) 제 2간극 및 제 2부분과 정렬된 캡을 형성하는 단계; 및 전극위의 유리의 대응 부분 및 캡을 전극에 노출시키는 단계로 이루어져, 전극 주위의 유리의 변형 및 결합의 결과로서 챔버가 밀봉되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서, 유리가 전극 주위에서 변형되도록 유리의 두께를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 선택이 두께를 0. 3-3미크론으로 선택하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서, 제 1및 제 2간극, 다이아프램 및 캡을 형성하기 위한 에칭은 센서가 큰 외력 및 온도 극한치를 견딤으로써 안정성을 유지하도록 하는 치수의 프레임 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서, 웨이퍼와 기판을 결합하면서 제 1간극을 진공으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서, 변형 및 결합은 기판 및 실리콘 웨이퍼를 선택된 열주기에 노출시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서, 선택된 열주기는 유리기판, 증착된 금속전극 및 스퍼터된 유리를 약 반시간 동안 제 1온도에 노출시키고, 유리기판, 증착된 금속전극 및 스퍼터된 유리와 실리콘 웨이퍼를 약 반시간 동안 제 2온도에 노출시켜 실리콘 웨이퍼를 기판에 결합시키고, 기판, 증착된 금속전극, 스퍼터된 유리 및 결합된 실리콘 웨이퍼를 약 1시간동안 서서히 냉각시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 제 1온도는 약 500℃인 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 제 2온도는 센서의 잔류 변형을 감소시키기 위해 350℃ 내지 400℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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