способ изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред

Формула изобретения

1. Способ изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред, заключающийся в нанесении на стеклянную подложку фиксированного электрода, выполнении подвижного электрода и их соединении, отличающийся тем, что наносят метки совмещения на стеклянную подложку и подвижный электрод, выполненный в виде кремниевой пластины ориентации (100), на которой формируют рельефы различной глубины двухэтапным анизотропным травлением кремния через маску из нитрида кремния одновременно с обеих сторон пластины, соединение элементов осуществляют методом анодного сращивания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анизотропное травление проводят водным раствором КОН с концентрацией 33% при температуре (92±2)°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления упругих элементов микроэлектромеханических измерительных систем.

Известен способ изготовления чувствительного элемента [1], включающий нанесение на подложку расходуемого слоя из поликристаллического кремня, формирование из него литографией с последующим травлением фиксированного электрода, затем наносят слой диэлектрика, различные функциональные и технологические слои и второй подвижный электрод.

Недостатком этого способа изготовления чувствительного элемента является сложность технологического процесса, что удорожает массовое изготовление.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ [2] изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред. Он заключается в нанесении на подложку фиксированного электрода, слоя диэлектрика и подвижного электрода, в слое диэлектрика методом глубокой рентгеновской литографии формируют полости на всю толщину слоя, подвижный электрод в виде тонкопленочной мембраны герметично закрепляют на слое диэлектрика.

Недостатком этого способа изготовления чувствительного элемента являются высокие технологические погрешности.

Избежать этого недостатка можно тем, что в способе изготовления чувствительного элемента датчика давления жидких и газообразных сред, заключающемся в нанесении на стеклянную подложку фиксированного электрода, выполнении подвижного электрода и их соединении, наносят метки совмещения на стеклянную подложку и подвижный электрод, выполненный в виде кремниевой пластины ориентации (100), на которой формируют рельефы различной глубины двухэтапным анизотропным травлением кремния через маску из нитрида кремния одновременно с обеих сторон пластины, соединение элементов осуществляют методом анодного сращивания, а также тем, что анизотропное травление проводят водным раствором KОН с концентрацией 33% при температуре 92±2°С.

Наличие отличительных признаков указывает на соответствие критерию "новизна".

Указанные отличительные признаки неизвестны в патентной литературе, и поэтому предложенное техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Для оценки допустимых технологических погрешностей при изготовлении подвижной части была разработана математическая модель подвижной части с теми варьируемыми параметрами, которые могут иметь погрешности в процессе ее изготовления. При этом в математической модели допускается возможность варьирования как одного параметра при неизменных остальных, так и одновременно всех параметров. В качестве оценочного параметра использовалась величина отклонения собственной частоты подвижной части от номинала.

По результатам экспериментальных исследований по применению в процессах соединения деталей давления анодного сращивания и эвтектической пайки выбор был остановлен на анодном сращивании. Для выполнения прецизионной посадки микроколебательной системы в посадочное место было специально сконструировано устройство, позволяющее осуществить сращивание элементов и кремния и посадку кремниевых рамок на стеклянную подложку.

Результаты исследований доказывают целесообразность применения предложенной технологии.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения технологичности и исключения технологических ошибок.

Известные способы изготовления чувствительных элементов из-за сложности технологии могут привести к ошибкам работы устройства, а также к высокой стоимости.

Данный способ может быть осуществлен на предприятиях РФ на оборудовании, изготавливаемом в РФ, и соответствует критерию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение № 2258914, кл. G01L 9/12, опубликовано 20.08.2005, бюл. № 23.

2. Патент РФ на изобретение № 2324159, кл. G01L 9/12, опубликовано 10.05 2008, бюл. № 13.