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电容压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传感器。在汽车电子、医学、航空航天以及工业控制领域有重要的应用。本文首先介绍了MEMS电容式压力传感器的研究历史与现状,并对其工作原理以及提高灵敏度的方法进行了概述。为改进普通的平膜片电容式压力传感器电容变化量小,检测灵敏度低的问题,本文提出了一种基于SOI材料的翘板式结构的电容压力传感器。 翘板式电容压力传感器的电容由可动极板与固定极板组成,可动极板通过锚点固定在压力敏感膜片上,当压力作用使得敏感膜片形变时,膜片的形变导致可动极板以一定角度扭转,类似翘板翘起。压力敏感膜片的不同形变改变翘板翘起角度,使得形变量得以放大。设计中该放大量的电容变化量可以提高约4倍。使用ANSYS有限元仿真分析法对结构进行了分析与优化,最终确定了敏感膜片大小、锚点尺寸与位置以及可动极板的尺寸等相关设计参数。 文中开发了翘板式结构的加工工艺,通过几种工艺方案的比较选择了一种较易实现、成本较低的加工方法,该种方案使用SOI片作为加工几篇,其器件层作为可动极板,埋氧层作为绝缘锚点与腐蚀牺牲层,衬底作为固定极板。并对流片过程中的几步关键工艺与出现的问题进行了描述与分析。 最后对加工出的压力传感器进行了测试与分析,测试结果验证了在设计仿真中提出的提高传感器灵敏度的优点,得到的压力传感器的灵敏度为7.75fF/kPa。为达到精确稳定的制造过程,该种结构的加工工艺尚需要改进,以期得到精确的,性能良好的输出结果。