一種差分電容式mems壓力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器領域，更具體地，涉及一種差分電容式的MEMS壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]現行的技術方案中，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。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；當外界的氣壓變化時，處在真空腔上方的壓力敏感膜會發生彎曲，從而壓力敏感膜與襯底形成的電容值會發生變化，進而由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，采用單個電容進行檢測的誤差很大。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濾除，而是隨壓力信號一并輸出，進而影響壓力檢測的精度和穩定性。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的一個目的是提供一種差分電容式MEMS壓力傳感器的新技術方案。
[0005]根據本實用新型的第一方面，提供了一種差分電容式MEMS壓力傳感器，包括:
[0006]敏感結構層，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，使得敏感結構層的截面整體呈啞鈴型；
[0007]上固定電極結構層，包括懸置在公共敏感部上方、并與公共敏感部組成電容結構的上固定電極，所述上固定電極上設置有腐蝕孔；
[0008]下固定電極結構層，與上固定電極結構層結構一致，二者沿著敏感結構層上下對稱，所述下固定電極結構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構的下固定電極；所述下固定電極上設置有腐蝕孔；
[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]優選地，所述上固定電極結構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]所述下固定電極結構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]優選地，所述上固定電極結構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]所述下固定電極結構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有絕緣層。
[0016]優選地，所述下固定電極支撐部上設置有導電部，該導電部貫穿絕緣層、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電觸點；
[0017]在所述公共支撐部上設置有導電部，該導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電觸點；
[0018]在所述上固定電極支撐部上還設置有上固定電極的第三導電觸點。
[0019]優選地，所述襯底通過絕緣層連接在下固定電極結構層的下固定電極支撐部上。
[0020]優選地，所述襯底通過絕緣層連接在敏感結構層的公共支撐部上，所述下固定電極結構層懸置在真空腔內。
[0021]本實用新型的MEMS壓力傳感器，上固定電極、公共敏感部、下固定電極構成了差分電容結構，從而增強了芯片對共模信號的抑制，提高了輸出信號的信噪比；同時，本實用新型公共支撐部的厚度大于公共敏感部的厚度，使得敏感結構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力所引起的應變，從而大大降低了由于溫度和應力變化所傳遞到公共敏感部上的應變，提高了芯片的溫度穩定性和應力穩定性。
[0022]本實用新型的發明人發現，在現有技術中，采用單個電容進行檢測的誤差很大，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濾除，而是隨壓力信號一并輸出，進而影響壓力檢測的精度和穩定性。因此，本實用新型所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本實用新型是一種新的技術方案。
[0023]通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細描述，本實用新型的其它特征及其優點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0024]被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本實用新型的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本實用新型的原理。
[0025]圖1是本實用新型MEMS壓力傳感器的結構示意圖。
[0026]圖2至圖13是本實用新型MEMS壓力傳感器制造方法的工藝流程圖。
[0027]圖14是本實用新型MEMS壓力傳感器另一實施結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]現在將參照附圖來詳細描述本實用新型的各種示例性實施例。應注意到: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、數字表達式和數值不限制本實用新型的范圍。
[0029]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，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。
[0030]對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當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。
[0032]應注意到:相似的標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。
[0033]參考圖1，本實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上的敏感結構層2、上固定電極結構層3、下固定電極結構層4，其中，上固定電極結構層3位于敏感結構層2的上方，其與敏感結構層2可構成第一檢測電容，下固定電極結構層4位于敏感結構層2的下方，其與敏感結構層2可構成第二檢測電容，敏感結構層2作為兩個檢測電容的公共敏感極板，而且上固定電極結構層3、下固定電極結構層4相對于敏感結構層2對稱，使得第一檢測電容和第二檢測電容構成了差分電容結構，從而提高了微小電容的檢測能力，增強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，本實用新型的敏感結構層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為電容結構的可動極板，在外界的壓力作用下，該公共敏感部22發生彎曲變形。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保持在預定的位置。公共敏感部22的邊緣連接在公共支撐部20的側壁上，優選其連接位置位于公共支撐部20側壁的中部，使得公共敏感部22被公共支撐部20環繞起來。其中，所述公共支撐部20的厚度大于公共敏感部22的厚度，使得敏感結構層2的截面整體呈啞鈴型。
[0035]本實用新型的上固定電極結構層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可通過本領域技術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構成一可用于檢測壓力變化的第一檢測電容。
[0036]在本實用新型一個具體的實施方式中，所述上固定電極結構層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