一種環(huán)境傳感器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于測(cè)量的環(huán)境傳感器；本發(fā)明還涉及一種環(huán)境傳感器制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的體積在不斷減小，而且人們對(duì)這些便攜電子產(chǎn)品的性能要求也越來(lái)越高，這就要求與之配套的電子零部件的體積也必須隨著減小。
[0003]傳感器作為測(cè)量器件，已經(jīng)普遍應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品上。在現(xiàn)有的工藝結(jié)構(gòu)中，一般都是通過(guò)半導(dǎo)體加工的方式，在基材的表面沉積兩個(gè)導(dǎo)電膜層，該兩個(gè)導(dǎo)電膜層構(gòu)成了平行電容結(jié)構(gòu)。當(dāng)外界的環(huán)境變化時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)電膜層之間的距離或相對(duì)面積發(fā)生變化，由此該平行電容結(jié)構(gòu)可輸出相應(yīng)的檢測(cè)電信號(hào)。這種平行設(shè)置的電容結(jié)構(gòu)，占用的面積較大，不符合現(xiàn)代的發(fā)展要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種環(huán)境傳感器的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種環(huán)境傳感器，包括基材，在所述基材的上端設(shè)有至少一個(gè)凹槽，還包括位于基材上方的敏感膜層，所述敏感膜層包括固定在基材端面上的固定部，以及伸入至凹槽內(nèi)的彎曲部，所述彎曲部與凹槽的側(cè)壁構(gòu)成了用于檢測(cè)信號(hào)的電容器；其中，所述彎曲部、固定部與凹槽形成了密閉的容腔。
[0006]優(yōu)選地，所述彎曲部懸空在所述凹槽內(nèi)。
[0007]優(yōu)選地，所述彎曲部的底端通過(guò)第一犧牲層固定在凹槽的底端。
[0008]優(yōu)選地，所述敏感膜層還包括連接相鄰兩個(gè)彎曲部的連接部，所述連接部懸空在基材端面的上方。
[0009]優(yōu)選地，在所述連接部上還設(shè)置有鏤空，所述鏤空將相鄰兩個(gè)彎曲部絕緣開(kāi)；還包括填充所述鏤空的第二犧牲層。
[0010]本發(fā)明還提供了一種環(huán)境傳感器，包括基材，在所述基材的上端設(shè)有至少一個(gè)凹槽，還包括通過(guò)絕緣層至少設(shè)置在基材凹槽側(cè)壁上的固定膜層；還包括位于基材上方的敏感膜層，所述敏感膜層包括固定在基材端面上的固定部，以及伸入至凹槽內(nèi)的彎曲部，所述彎曲部與固定膜層的側(cè)壁構(gòu)成了用于檢測(cè)信號(hào)的電容器；其中，所述彎曲部、固定部與凹槽形成了密閉的容腔。
[0011]本發(fā)明還提供了一種環(huán)境傳感器的制造方法，包括以下步驟；
[0012]a)在基材的上端面刻蝕出凹槽，并在基材的上端面、凹槽的內(nèi)壁上沉積第一犧牲層；
[0013]b)在第一犧牲層的上方沉積敏感膜層，該敏感膜層包括位于基材端面上的固定部，以及伸入至凹槽內(nèi)的彎曲部；
[0014]c)對(duì)位于基材端面上的敏感膜層進(jìn)行刻蝕，形成鏤空；
[0015]d)通過(guò)該鏤空至少將位于彎曲部與凹槽側(cè)壁之間的第一犧牲層腐蝕掉；
[0016]e)在所述敏感膜層的上方沉積第二犧牲層，且該第二犧牲層將所述鏤空密封；
[0017]f)將位于彎曲部上方位置的第二犧牲層腐蝕掉。
[0018]優(yōu)選地，在步驟e)與步驟f)之間，還包括以下步驟:對(duì)第二犧牲層上位于鏤空兩側(cè)的位置進(jìn)行刻蝕以形成側(cè)壁槽，并在第二犧牲層的上端沉積保護(hù)層，該保護(hù)層同時(shí)填充在側(cè)壁槽內(nèi)。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟d)中，將彎曲部與凹槽之間的第一犧牲層完全腐蝕掉，使彎曲部懸空在凹槽內(nèi)。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟a)中在沉積第一犧牲層之前，還包括在凹槽的內(nèi)壁上依次沉積第三犧牲層、固定膜層的步驟。
[0021 ] 本發(fā)明的環(huán)境傳感器，敏感膜層的彎曲部與凹槽的側(cè)壁構(gòu)成了垂直式的電容器結(jié)構(gòu)，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化(例如壓力變化)時(shí)，彎曲部會(huì)隨之發(fā)生形變，由此可以改變彎曲部與凹槽側(cè)壁之間的距離，使該電容器輸出的信號(hào)發(fā)生變化。本發(fā)明的環(huán)境傳感器，將傳統(tǒng)設(shè)置在基材表面的電容器結(jié)構(gòu)，改為垂直伸入基材內(nèi)部的電容器結(jié)構(gòu)，加大凹槽的深度即可增大電容器兩個(gè)極板之間的感測(cè)面積，由此可大大縮小電容器在基材上的覆蓋面積，滿足了現(xiàn)代電子器件的輕薄化發(fā)展。
[0022]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，傳感器采用平鋪在基材的表面上，由此占用了大量的芯片面積，不利于傳感器小型化的發(fā)展。因此，本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒(méi)有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0023]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0024]被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0025]圖1是本發(fā)明環(huán)境傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2至圖10是本發(fā)明環(huán)境傳感器制造方法的工藝流程圖。
[0027]圖11是本發(fā)明環(huán)境傳感器另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0029]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0030]對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0031]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0032]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0033]參考圖1，本發(fā)明提供了一種環(huán)境傳感器，其可以是壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等用于檢測(cè)周圍環(huán)境的傳感器，其包括基材1，在所述基材1的上端面設(shè)有至少一個(gè)凹槽la，凹槽la的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)置，該凹槽la的形狀可以是U形槽結(jié)構(gòu)，也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的圓弧槽結(jié)構(gòu)等。
[0034]本發(fā)明的環(huán)境傳感器，還包括位于基材1上方的敏感膜層3，該敏感膜層3包括固定在基材1端面上的固定部3b，以及伸入至凹槽la中的彎曲部3a，其中，所述彎曲部3a與凹槽la的側(cè)壁構(gòu)成了用于檢測(cè)周圍環(huán)境的電容器結(jié)構(gòu)。具體地，該敏感膜層3可以采用多晶硅材料，其可以通過(guò)沉積等方式設(shè)置在基材1上。其中，固定部3b與基材1之間可設(shè)置第一犧牲層2。在此需要注意的是，犧牲層可以采用氧化硅等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的材料，犧牲層同時(shí)還可以作為絕緣層使用，以保證部件之間的絕緣，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說(shuō)明。通過(guò)第一犧牲層2使固定部3b與基材1之間互相絕緣；同時(shí)該第一犧牲層2可以將敏感膜層3支撐在基材1的上方，防止敏感膜層3中的彎曲部3a與基材1接觸在一起。
[0035]彎曲部3a與凹槽la的形狀相匹配，例如凹槽la為U形結(jié)構(gòu)時(shí)，該彎曲部3a可以選擇U形槽結(jié)構(gòu)，也可以選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的圓弧槽結(jié)構(gòu)。彎曲部3a小于凹槽la的尺寸，使得該彎曲部3a可以伸入至凹槽la內(nèi)。所述彎曲部3a、固定部3b與凹槽la共同圍成了一密閉的容腔。
[0036]本發(fā)明的環(huán)境傳感器，敏感膜層的彎曲部3a與凹槽la的側(cè)壁構(gòu)成了垂直式的電容器結(jié)構(gòu)，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化(例如壓力變化)時(shí)，彎曲部3a會(huì)隨之發(fā)生形變，由此可以改變彎曲部3a與凹槽la側(cè)壁之間的距離，使該電容器輸出的信號(hào)發(fā)生變化。本發(fā)明的環(huán)境傳感器，其可以是長(zhǎng)條形、梳齒狀、螺旋狀或者本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它形狀；將傳統(tǒng)設(shè)置在基材表面的電容器結(jié)構(gòu)，改為垂直伸入基材內(nèi)部的電容器結(jié)構(gòu)，加大凹槽的深度即可增大電容器兩個(gè)極板之間的感測(cè)面積，由此可大大縮小電容器在基材上的覆蓋面積，本發(fā)明環(huán)境傳感器的覆蓋面積可以縮小至傳統(tǒng)傳感器覆蓋面積的1/5-1/10，或更小，這滿足了現(xiàn)代電子器件的輕薄化發(fā)展。
[0037]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述敏感膜層的彎曲部3a懸空在基材的凹槽la內(nèi)，也就是說(shuō)，彎曲部3a與凹槽la之間沒(méi)有任何的連接關(guān)系，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，彎曲部3a會(huì)隨之發(fā)生形變，由此可以改變彎曲部3a與凹槽la側(cè)壁之間的距離，使該電容器輸出的信號(hào)發(fā)生變化。
[0038]在本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述敏感膜層的彎曲部3a伸入至基材的凹槽la內(nèi)，且彎曲部3a的底端與凹槽la的底端通過(guò)第二犧牲層4連接在一起，也就是說(shuō)，通過(guò)第二犧牲層4將彎曲部3a的底端固定住。當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，由于彎曲部3a的底端被固定住，從而可以防止彎曲部3a在凹槽la內(nèi)擺動(dòng)，只有彎曲部3a側(cè)壁的位置會(huì)隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生形變，由此改變了彎曲部3a與凹槽la側(cè)壁之間的距離，使該電容器輸出的信號(hào)發(fā)生變化。
[0039]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，當(dāng)凹槽la的數(shù)量設(shè)置有多個(gè)的時(shí)候，固定部3b可以設(shè)置在每個(gè)凹槽la的邊緣位置，也可以僅設(shè)置在最外側(cè)凹槽la的邊緣。當(dāng)設(shè)置在最外側(cè)凹槽la的邊緣時(shí)，所述敏感膜層3還包括連接相鄰兩個(gè)彎曲部3a的連接部3d，參考圖1，且該連接部3d優(yōu)選懸空在基材1端面的上方。此時(shí)由于彎曲部3a、連接部3d與基材1不接觸在一起，也就是說(shuō)，彎曲部3a、連接部3d均處于懸空的狀態(tài)，這就提高了彎曲部3a的靈敏度，使得最終檢測(cè)到的結(jié)果更為精準(zhǔn)。
[0040]本發(fā)明的環(huán)境傳感器，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置多組電容結(jié)構(gòu)，這就需要在某些連接部3d上還設(shè)置鏤空3c，參考圖5，通過(guò)該鏤空3c將相鄰兩個(gè)彎曲部3a絕緣開(kāi)；同時(shí)，為了保證該環(huán)境傳感器具有一密閉的容腔，還需要在鏤空3c里填充第二犧牲層4，參考圖7。本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的是，在該第二犧牲層的上端還可設(shè)置保護(hù)層5，通過(guò)該保護(hù)層5可以防止水或霧氣進(jìn)入至環(huán)境傳感器的內(nèi)部。
[0041]上述實(shí)施例中，環(huán)境傳感器的電容器結(jié)構(gòu)由敏感膜層的彎曲部3a、凹槽la的側(cè)壁構(gòu)成。在本發(fā)明另一具體的實(shí)施方