一種mems壓力傳感元件及其制造方法
【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MEMS壓力傳感元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的MEMS壓力傳感器，無論是壓阻式還是電容式的，都需要把壓力敏感薄膜暴露在空氣中，否則壓力敏感膜無法對外界的氣壓做出敏感的反應(yīng)。該壓力敏感膜通常作為電學(xué)電容極板或電阻應(yīng)用，由于其必須暴露在空氣中而不能設(shè)置于在封閉的電學(xué)腔體中，外界的電磁干擾會對MEMS壓力傳感器的輸出造成影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠屏蔽外界對壓力傳感元件的電學(xué)部分的電磁干擾的MEMS壓力傳感元件及其制造方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種MEMS壓力傳感元件，包括:設(shè)有凹槽的基底；設(shè)置于所述基底上方的壓力敏感膜，所述壓力敏感膜密封所述凹槽的開口以形成密封腔體；懸置于所述密封腔體內(nèi)的平行于所述壓力敏感膜的壓力敏感梁，所述壓力敏感梁上設(shè)置有壓敏電阻；其中，所述壓力敏感梁的中心通過第一錨點與壓力敏感膜的中心固定連接，所述壓力敏感梁的外周與基底凹槽的底壁固定連接，以使所述壓力敏感膜在外界壓力作用下帶動所述壓力敏感梁彎曲變形。
[0005]優(yōu)選的，所述壓力敏感梁的外周通過一錨定環(huán)與基底凹槽的底壁固定連接。
[0006]優(yōu)選的，所述壓力敏感梁為十字形，所述壓力敏感梁的四條邊的遠離壓力敏感梁的中心的一端分別通過所述錨定環(huán)與基底凹槽的底壁固定連接。
[0007]優(yōu)選的，所述壓力敏感梁為十字形，所述壓力敏感梁的四條邊的遠離壓力敏感梁的中心的一端分別通過錨點與基底凹槽的底壁固定連接。
[0008]優(yōu)選的，所述壓敏電阻為4個，對應(yīng)設(shè)置在所述壓力敏感梁的四條邊上；所述4個壓敏電阻構(gòu)成惠斯通電橋。
[0009]優(yōu)選的，所述密封腔體內(nèi)還設(shè)置有限位凸起部，所述限位凸起部設(shè)置于基底凹槽的底壁并且位于所述壓力敏感梁的中心的下方。
[0010]優(yōu)選的，所述壓力敏感膜為單晶硅材質(zhì)。
[0011]優(yōu)選的，所述壓力敏感膜的厚度為10um-30um。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種上述MEMS壓力傳感元件的制造方法，包括以下步驟:
[0013]S101、提供第一晶片；在所述第一晶片上沉積第一氧化層；對所述第一氧化層進行構(gòu)圖和刻蝕，以形成第一環(huán)狀連接部和環(huán)繞第一環(huán)狀連接部的第一外環(huán)支撐部；
[0014]S102、提供第二晶片；在所述第二晶片的正面沉積第二氧化層；對所述第二氧化層進行構(gòu)圖和刻蝕，以形成位于中心的第二連接部和環(huán)繞第二連接部的第二外環(huán)支撐部；
[0015]S103、以所述第二連接部和第二外環(huán)支撐部為掩膜對所述第二晶片進行刻蝕，以在所述第二晶片的正面形成環(huán)狀凹槽；
[0016]S104、提供第三晶片；將所述第三晶片與所述第二連接部和第二外環(huán)支撐部鍵合；
[0017]S105、對所述第二晶片的背面進行減薄，以提高后續(xù)生成的壓力敏感梁的靈敏度；
[0018]S106、從所述第二晶片的背面進行離子注入，形成壓敏電阻；
[0019]S107、對所述第二晶片進行構(gòu)圖和刻蝕，形成壓力敏感梁和環(huán)繞所述壓力敏感梁的第三外環(huán)支撐部；
[0020]S108、將所述壓力敏感梁和第一環(huán)狀連接部鍵合，以及將所述第三外環(huán)支撐部和第一外環(huán)支撐部鍵合；
[0021]S109、對所述第三晶片進行減薄，以形成壓力敏感膜。
[0022]本發(fā)明的MEMS壓力傳感元件，壓力作用在壓力敏感膜上時，壓力敏感膜發(fā)生形變會帶動壓力敏感梁運動，進而引起壓力敏感梁的彎曲，繼而引起設(shè)置在壓力敏感梁上的壓敏電阻的阻值的變化，這樣既完成壓力敏感的功能，又屏蔽了外界對壓力傳感元件的電學(xué)部分的電磁干擾。
[0023]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有一種能夠?qū)⑼饨珉姶鸥蓴_屏蔽在電學(xué)部分外部的MEMS壓力傳感元件。因此，本發(fā)明所要實現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0024]通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0025]被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0026]圖1是本發(fā)明MEMS壓力傳感元件實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是圖1中的壓力敏感梁的平面示意圖。
[0028]圖3-13是本發(fā)明實施例的MEMS壓力傳感元件的制造過程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0030]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0031]對于相關(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)被視為說明書的一部分。
[0032]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，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
[0033]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。
[0034]參考圖1-2介紹本發(fā)明MEMS壓力傳感元件的實施例，包括:
[0035]設(shè)有凹槽的基底I，設(shè)置于基底I上方的壓力敏感膜100，壓力敏感膜100密封凹槽的開口以形成密封腔體700。
[0036]懸置于密封腔體700內(nèi)的平行于壓力敏感膜100的壓力敏感梁200，壓力敏感梁200上設(shè)置有壓敏電阻300。
[0037]壓力敏感梁200為十字形，壓力敏感梁200的中心通過第一錨點400與壓力敏感膜100的中心固定連接，壓力敏感梁200的四條邊的遠離壓力敏感梁200的中心的一端分別通過錨定環(huán)500與基底I凹槽的底壁固定連接。
[0038]在另一個實施例中，可以令壓力敏感梁200的四條邊的遠離壓力敏感梁200的中心的一端分別通過錨點與基底I凹槽的底壁固定連接。在其它實施例中，壓力敏感梁200還可以為其它形狀，壓力敏感梁200的外周與基底I凹槽的底壁固定連接。
[0039]本實施例中，壓敏電阻300為4個，對應(yīng)設(shè)置在壓力敏感梁200的四條邊上，4個壓敏電阻300構(gòu)成惠斯通電橋。
[0040]密封腔體700內(nèi)還設(shè)置有限位凸起部600，限位凸起部600設(shè)置于基底I凹槽的底壁并且位于壓力敏感梁200的中心的下方。限位凸起部600用于限定壓力敏感梁200的位移，避免壓力敏感梁200位移過大造成壓力敏感梁200損壞功能失效。
[0041]其中，第一銷點400和銷定環(huán)500優(yōu)選為氧化物。壓力敏感膜100優(yōu)選為單晶娃材質(zhì)，厚度優(yōu)選為10um-30um。
[0042]壓力作用在壓力敏感膜100上時，壓力敏感膜100發(fā)生形變會帶動壓力敏感梁200運動，進而引起壓力敏感梁200的彎曲，繼而引起設(shè)置在壓力敏感梁200上的壓敏電阻300的阻值的變化，從而在壓力傳感元件的內(nèi)部就可以讀到外界壓力的變化。將壓力敏感膜接到地電位，既實現(xiàn)