一種差分電容式mems壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種差分電容式的MEMS壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行的技術(shù)方案中，MEMS壓力傳感器主要有電容式和壓阻式兩種，其中，電容式MEMS壓力傳感器包括壓力敏感膜、襯底和觸點(diǎn)。壓力敏感膜與襯底形成密封的真空腔，壓力敏感膜形成的電容極板會對外界的壓力變化做出反應(yīng)；當(dāng)外界的氣壓變化時(shí)，處在真空腔上方的壓力敏感膜會發(fā)生彎曲，從而壓力敏感膜與襯底形成的電容值會發(fā)生變化，進(jìn)而由ASIC電路讀出該電容的變化，來表征外界的壓力變化。
[0003]上述電容式MEMS壓力傳感器是通過單個(gè)電容來檢測外界壓力變化的，一般來說，外界氣壓變化所引起的電容變化量都是很小的，采用單個(gè)電容進(jìn)行檢測的誤差很大。另外，除了外界的壓力變化會弓I起電容變化外，其它干擾信號也會引起電容的變化，如應(yīng)力、溫度及其它的共模信號，都會影響電容的變化值，這些有害的信號不會加以衰減或?yàn)V除，而是隨壓力信號一并輸出，進(jìn)而影響壓力檢測的精度和穩(wěn)定性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種差分電容式MEMS壓力傳感器的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種差分電容式MEMS壓力傳感器，包括:
[0006]敏感結(jié)構(gòu)層，包括位于中部的公共敏感部，以及位于公共敏感部邊緣的公共支撐部，所述公共敏感部連接在公共支撐部的側(cè)壁上，且公共支撐部的厚度大于公共敏感部的厚度，使得敏感結(jié)構(gòu)層的截面整體呈啞鈴型；
[0007]上固定電極結(jié)構(gòu)層，包括懸置在公共敏感部上方、并與公共敏感部組成電容結(jié)構(gòu)的上固定電極，所述上固定電極上設(shè)置有腐蝕孔；
[0008]下固定電極結(jié)構(gòu)層，與上固定電極結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)一致，二者沿著敏感結(jié)構(gòu)層上下對稱，所述下固定電極結(jié)構(gòu)層包括懸置在公共敏感部下方、并與公共敏感部組成電容結(jié)構(gòu)的下固定電極；所述下固定電極上設(shè)置有腐蝕孔；
[0009]用于支撐的襯底，所述襯底與公共敏感部之間形成了真空腔。
[0010]優(yōu)選地，所述公共支撐部上與公共敏感部連接的位置具有過渡的公共斜面，該公共斜面包括位于公共支撐部上表面的第一斜面，以及位于公共支撐部下表面的第二斜面。
[0011]優(yōu)選地，所述上固定電極結(jié)構(gòu)層包括連接上固定電極邊緣的上固定電極支撐部，所述上固定電極支撐部通過絕緣層與公共支撐部的上表面連接；
[0012]所述下固定電極結(jié)構(gòu)層包括連接下固定電極邊緣的下固定電極支撐部，所述下固定電極支撐部與通過絕緣層與公共支撐部的上表面連接。
[0013]優(yōu)選地，所述上固定電極結(jié)構(gòu)層還包括呈傾斜狀的上固定電極連接部，所述上固定電極通過上固定電極連接部與上固定電極支撐部連接，且所述上固定電極連接部位于第一斜面的上方，且與第一斜面具有相同的斜度；
[0014]所述下固定電極結(jié)構(gòu)層還包括呈傾斜狀的下固定電極連接部，所述下固定電極通過下固定電極連接部與下固定電極支撐部連接，且所述下固定電極連接部位于第二斜面的下方，且與第二斜面具有相同的斜度。
[0015]優(yōu)選地，所述上固定電極連接部與第一斜面之間、所述下固定電極連接部與第二斜面之間分別設(shè)有絕緣層。
[0016]優(yōu)選地，所述下固定電極支撐部上設(shè)置有導(dǎo)電部，該導(dǎo)電部貫穿絕緣層、公共支撐部與上固定電極支撐部連接在一起，并在上固定電極支撐部上隔離形成下固定電極的第一導(dǎo)電觸點(diǎn)；
[0017]在所述公共支撐部上設(shè)置有導(dǎo)電部，該導(dǎo)電部貫穿絕緣層與上固定電極支撐部連接在一起，并在上固定電極支撐部上隔離形成公共敏感部的第二導(dǎo)電觸點(diǎn)；
[0018]在所述上固定電極支撐部上還設(shè)置有上固定電極的第三導(dǎo)電觸點(diǎn)。
[0019]優(yōu)選地，所述襯底通過絕緣層連接在下固定電極結(jié)構(gòu)層的下固定電極支撐部上。
[0020]優(yōu)選地，所述襯底通過絕緣層連接在敏感結(jié)構(gòu)層的公共支撐部上，所述下固定電極結(jié)構(gòu)層懸置在真空腔內(nèi)。
[0021]本實(shí)用新型的MEMS壓力傳感器，上固定電極、公共敏感部、下固定電極構(gòu)成了差分電容結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了芯片對共模信號的抑制，提高了輸出信號的信噪比；同時(shí)，本實(shí)用新型公共支撐部的厚度大于公共敏感部的厚度，使得敏感結(jié)構(gòu)層的截面整體呈啞鈴型，這就使得外圍的公共支撐部可以屏蔽溫度和應(yīng)力所引起的應(yīng)變，從而大大降低了由于溫度和應(yīng)力變化所傳遞到公共敏感部上的應(yīng)變，提高了芯片的溫度穩(wěn)定性和應(yīng)力穩(wěn)定性。
[0022]本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，采用單個(gè)電容進(jìn)行檢測的誤差很大，另夕卜，除了外界的壓力變化會引起電容變化外，其它干擾信號也會引起電容的變化，如應(yīng)力、溫度及其它的共模信號，都會影響電容的變化值，這些有害的信號不會加以衰減或?yàn)V除，而是隨壓力信號一并輸出，進(jìn)而影響壓力檢測的精度和穩(wěn)定性。因此，本實(shí)用新型所要實(shí)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，故本實(shí)用新型是一種新的技術(shù)方案。
[0023]通過以下參照附圖對本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚。
【附圖說明】
[0024]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實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0025]圖1是本實(shí)用新型MEMS壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2至圖13是本實(shí)用新型MEMS壓力傳感器制造方法的工藝流程圖。
[0027]圖14是本實(shí)用新型MEMS壓力傳感器另一實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0029]以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0030]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(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)被視為說明書的一部分。
[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其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0033]參考圖1，本實(shí)用新型提供的一種差分電容式MEMS壓力傳感器，其包括襯底1以及支撐在襯底1上的敏感結(jié)構(gòu)層2、上固定電極結(jié)構(gòu)層3、下固定電極結(jié)構(gòu)層4，其中，上固定電極結(jié)構(gòu)層3位于敏感結(jié)構(gòu)層2的上方，其與敏感結(jié)構(gòu)層2可構(gòu)成第一檢測電容，下固定電極結(jié)構(gòu)層4位于敏感結(jié)構(gòu)層2的下方，其與敏感結(jié)構(gòu)層2可構(gòu)成第二檢測電容，敏感結(jié)構(gòu)層2作為兩個(gè)檢測電容的公共敏感極板，而且上固定電極結(jié)構(gòu)層3、下固定電極結(jié)構(gòu)層4相對于敏感結(jié)構(gòu)層2對稱，使得第一檢測電容和第二檢測電容構(gòu)成了差分電容結(jié)構(gòu)，從而提高了微小電容的檢測能力，增強(qiáng)了芯片對共模信號的抑制，提高了輸出信號的信噪比。
[0034]具體地，參考圖1，本實(shí)用新型的敏感結(jié)構(gòu)層2，其包括位于中部的公共敏感部22，以及位于公共敏感部22邊緣的公共支撐部20，該公共敏感部22和公共支撐部20可以是一體的，采用單晶硅材料制成。公共敏感部22為電容結(jié)構(gòu)的可動極板，在外界的壓力作用下，該公共敏感部22發(fā)生彎曲變形。公共支撐部20主要為公共敏感部22提供支撐，使公共敏感部22保持在預(yù)定的位置。公共敏感部22的邊緣連接在公共支撐部20的側(cè)壁上，優(yōu)選其連接位置位于公共支撐部20側(cè)壁的中部，使得公共敏感部22被公共支撐部20環(huán)繞起來。其中，所述公共支撐部20的厚度大于公共敏感部22的厚度，使得敏感結(jié)構(gòu)層2的截面整體呈啞鈴型。
[0035]本實(shí)用新型的上固定電極結(jié)構(gòu)層3，包括懸置在公共敏感部22上方的上固定電極32，上固定電極32可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式支撐并懸置在公共敏感部22的上方，使得該公共敏感部22可與上固定電極32構(gòu)成一可用于檢測壓力變化的第一檢測電容。
[0036]在本實(shí)用新型一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述上固定電極結(jié)構(gòu)層3還包括位于上固定電極32邊緣的上固定電極支撐部30，該上固定電極32和上固定電極支撐部30可以是一體的，采用多晶硅材料制成。上固定電極支撐部30主要為上固定電極32