静电传感器是 MEMS技术应用的重要组成部分，随着 MEMS技术的不断发展，静电传感器已经成为 MEMS市场的新热点。在本技术报告中，我们将介绍一种具有低功耗、高分辨率、宽量程、低噪声等特点的静电传感器。它由一个薄膜电极阵列和一个敏感结构组成。由两个敏感结构组成一个双端型结构，其对称性保证了该传感器具有极高的分辨率和灵敏度，同时传感器还有非常好的线性度，能够满足大多数静电传感器应用领域的需求。

在过去几年中，由于静电传感器市场的高速增长，使得很多 MEMS制造商和半导体公司对此投入了大量精力进行开发。我们将简要介绍在本技术报告中我们将要介绍的 MEMS静电传感器原理。

当一片薄膜电极放置在样品表面上时，该电极与样品之间会产生静电力。该静电力为两个相互独立的振动系统所产生，这两个系统可以由不同的传感器来测量。AlN薄膜是一种具有很高电学性能及机械性能的新型材料。它不仅可以作为敏感元件应用于静电传感器领域，还可以作为一种半导体材料用于静电传感器、射频（RF）及微波器件等其他方面。

工作原理

传感器的工作原理如图1所示。两个相互独立的振动系统由一片 AlN薄膜电极和一片敏感结构组成。当这两个系统处于平衡状态时，振动系统产生的静电将会通过薄膜电极上的小孔传到敏感结构上。在我们的测试中，我们采用了两个独立的传感器进行测量，以避免相互干扰。其中一个传感器为质量块，另一个为电容式传感器。静电由薄膜电极的电压信号来控制，该信号由电容器提供。

静电传感器通过电荷耦合器件（CCD）或微机电系统（MEMS）元件将电压信号转换为数字量，从而实现测量的目的。该静电传感器具有以下特点：

静电传感器的基本结构

根据我们所给出的数据，在一个带有薄膜电极的敏感结构中，可以产生和检测静电。这一结构包括两个相互独立的敏感结构，每个敏感结构包括两个独立的振子。我们在本报告中将简单介绍其中一个敏感结构——双端型金属-绝缘体-金属（DMIG）。与双端型金属-绝缘体-金属（DMIG）相比，双端型金属-绝缘体-金属（DMIG）

主要技术指标

由于静电传感器的主要应用领域包括航空航天、工业控制及消费电子产品等，因此对于静电传感器的技术指标要求也是十分严格的。目前，有很多厂商推出了不同的静电传感器产品。他们的技术指标也不尽相同，其中较为常见的有以下几种：

1、灵敏度：指的是静电传感器的灵敏度，该指标可用于衡量静电传感器的检测范围。

一般情况下，静电传感器具有较大的工作电压，在此电压下，能够检测到足够小的量。

2、分辨率：指的是静电传感器所能分辨出带电粒子数量与带电粒子之间距离间的比值。

3、线性度：指的是静电传感器所能检测出微弱电压变化与静电传感器本身输出电压变化之间的比值。

工艺流程

在本报告中，我们将简要介绍静电传感器的工艺流程。在这个工艺流程中，我们将首先将敏感结构和薄膜电极的加工工艺整合在一起，然后对敏感结构进行封装。接下来，我们将对薄膜电极的加工工艺进行详细介绍。薄膜电极阵列的加工工艺是在硅基上完成的。具体步骤是：首先，利用化学气相沉积（CVD）技术在硅衬底上生长 AlN薄膜，然后利用原子力显微镜（AFM）对所制备的 AlN薄膜进行形貌观察及分析。该步骤之后，我们将利用激光刻蚀技术进行薄膜电极阵列的加工工艺。该步骤之后，我们将对该阵列进行封装。

总结

本报告旨在介绍一种灵敏度高、响应速度快、量程宽及噪声低的 MEMS静电传感器。