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(wú)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(wú)法對(duì)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(huì)對(duì)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(duì)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(kāi)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(guò)第一錨點(diǎn)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(dòng)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(guò)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(yuǎn)離壓力敏感梁的中心的一端分別通過(guò)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(yuǎn)離壓力敏感梁的中心的一端分別通過(guò)錨點(diǎn)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(gè)，對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述壓力敏感梁的四條邊上；所述4個(gè)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(duì)所述第一氧化層進(jìn)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(duì)所述第二氧化層進(jìn)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(duì)所述第二晶片進(jìn)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(duì)所述第二晶片的背面進(jìn)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(jìn)行離子注入，形成壓敏電阻；
[0019]S107、對(duì)所述第二晶片進(jìn)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(duì)所述第三晶片進(jìn)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(shí)，壓力敏感膜發(fā)生形變會(huì)帶動(dòng)壓力敏感梁運(yùn)動(dòng)，進(jìn)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(duì)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(méi)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(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒(méi)有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0024]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0025]被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)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(shí)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(shí)施例的MEMS壓力傳感元件的制造過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0030]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0031]對(duì)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(shuō)明書(shū)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(shí)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(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)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(duì)其進(jìn)行進(jìn)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(shí)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(kāi)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(guò)第一錨點(diǎn)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(yuǎn)離壓力敏感梁200的中心的一端分別通過(guò)錨定環(huán)500與基底I凹槽的底壁固定連接。
[0038]在另一個(gè)實(shí)施例中，可以令壓力敏感梁200的四條邊的遠(yuǎn)離壓力敏感梁200的中心的一端分別通過(guò)錨點(diǎn)與基底I凹槽的底壁固定連接。在其它實(shí)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(shí)施例中，壓敏電阻300為4個(gè)，對(duì)應(yīng)設(shè)置在壓力敏感梁200的四條邊上，4個(gè)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(guò)大造成壓力敏感梁200損壞功能失效。
[0041]其中，第一銷(xiāo)點(diǎn)400和銷(xiāo)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(shí)，壓力敏感膜100發(fā)生形變會(huì)帶動(dòng)壓力敏感梁200運(yùn)動(dòng)，進(jìn)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(shí)現(xiàn)