[0040]本发明中，引线6与压敏电阻4的连接可以采用本领域技术人员所熟知的结构，在本发明一个优选的实施方式中，所述引线6的一端连接在压敏电阻4上，另一端沿着倾斜部3b的表面延伸至支撑部3a上，并在支撑部3a上形成焊盘，以便与外界电路连接。为了保证引线6的绝缘，其中，所述引线6与敏感部3c、倾斜部3b、支撑部3a之间设有第二绝缘层5。
[0041]本发明还提供了一种MEMS压力传感器的制造方法，其包括以下步骤:
[0042]a)在第一衬底2的上表面形成近似等腰梯形的凹槽；该凹槽具有位于凹槽底部的平面2b，以及位于凹槽侧壁的斜面2a，其中，第一衬底2优选采用单晶硅材料，其具有〈100〉的晶向，利用单晶硅〈100〉的各向异性，通过腐蚀，可在斜面2a上形成多层阶梯结构，其中，腐蚀的阶梯数不限，根据实际设计要求而定，参考图2 ;
[0043]b)在第一衬底2的整个上表面沉积第一绝缘层7，该第一绝缘层7可以是氧化硅材料，其具有均一的厚度，沿着第一衬底2的整个上表面沉积，并与第一衬底2的上表面具有近似一致的结构，参考图3 ；
[0044]c)在整个第一绝缘层7的上表面沉积敏感膜层3，参考图4 ;该敏感膜层3可以采用多晶硅材料，其具有均一的厚度，沿着第一绝缘层7的上表面沉积，并形成了位于中部的敏感部3c、位于边缘的支撑部3a，以及位于敏感部3c和支撑部3a之间的倾斜部3b ;
[0045]d)在整个敏感膜层3的上表面沉积第二绝缘层5，参考图5，该第二绝缘层5可以是氧化硅材料，其具有均一的厚度，沿着敏感膜层3的整个上表面沉积，并与敏感膜层3的上表面具有近似一致的结构；之后对第二绝缘层5进行刻蚀，形成供离子注入的窗口 50，以便将该位置的敏感膜层3露出；
[0046]e)通过刻蚀的窗口 50在敏感膜层3相应的位置进行离子注入，形成压敏电阻4，参考图6 ;例如可通过离子注入的方式在敏感部3c上形成重掺杂区、轻掺杂区，掺杂的材料可以是硼元素；该敏感部3c上经过重掺杂、轻掺杂的区域成为P型的压敏电阻4 ;
[0047]f)对第一衬底2的背面进行刻蚀，形成背腔，参考图8 ;例如可通过本领域技术人员所熟知的体硅腐蚀的办法形成背腔，到达第一绝缘层7时自动停止；
[0048]当然，在此步骤之前，根据实际需要还包括将第一衬底2减薄至预定厚度的步骤。
[0049]g)正面保护，将背腔上方的第一绝缘层7刻蚀掉，从而将敏感膜层3中的敏感部3c、倾斜部3b释放开来，参考图9 ;在进行正面保护的时候，可以采用光刻胶材料，将其固化在第二绝缘层5、压敏电阻4的上表面，后续可通过有机溶剂将其去掉；
[0050]h)将第一衬底2键合在第二衬底I上，以使第一衬底2、第二衬底1、敏感膜层3围成真空腔8，最终形成了如图1所示的MEMS压力传感器。其中，第一衬底2、第二衬底I可以采用相同的材质，例如单晶硅材料等，二者可通过本领域技术人员所熟知的方式键合在一起。
[0051]在本发明一个优选的实施方式中，为了形成引线6，在所述步骤e)和步骤f)之间还包括在第二绝缘层5、压敏电阻4的上表面沉积金属层的步骤，该金属层具有均一的厚度，之后对金属层进行刻蚀，形成连接压敏电阻4的引线6，该引线6沿着倾斜部3b —直延伸至支撑部3a上，并在支撑部3a的位置形成了焊盘，参考图7。
[0052]本发明的制造方法，可充分利用单晶硅各向异性的特性，在第一衬底上形成阶梯状的结构，之后在阶梯状的第一衬底上沉积压力敏感膜，进而形成阶梯状的敏感膜层，可以有效地降低敏感膜层对应力的敏感性，降低了外界应力对压敏电阻的影响，同时也提高了压敏电阻的灵敏度，提升了压力传感器的性能。
[0053]虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种MEMS压力传感器，其特征在于:包括衬底，以及位于衬底上方并与衬底形成真空腔(8)的敏感膜层(3)，所述敏感膜层(3)包括位于中部的敏感部(3c)，以及位于敏感部(3c)边缘、支撑在衬底上的支撑部(3a)，其中，敏感部(3c)所在的平面低于支撑部(3a)，并通过倾斜部(3b)与支撑部(3a)连接在一起，以使敏感部(3c)、倾斜部(3b)、支撑部(3a)构成阶梯状结构；在所述敏感部(3c)上设置有压敏电阻(4)，所述压敏电阻(4)上设置有供信号引出的引线(6)。2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于:所述支撑部(3a)与衬底之间设置有第一绝缘层(7)。3.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于:所述倾斜部(3b)本身具有至少一个阶梯结构。4.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于:所述引线(6)的一端连接在压敏电阻(4)上，另一端沿着倾斜部(3b)的表面延伸至支撑部(3a)上，并在支撑部(3a)上形成焊盘。5.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其特征在于:所述引线(6)与敏感部(3c)、倾斜部(3b)、支撑部(3a)之间设有第二绝缘层(5)。6.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于:所述衬底包括位于底部的第二衬底(I)，以及设置在第二衬底(I)上端用于支撑敏感膜层(3)的第一衬底(2)。7.根据权利要求6所述的MEMS压力传感器，其特征在于:所述第一衬底(2)为单晶硅，其具有〈100〉的晶向。8.一种MEMS压力传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在第一衬底(2)的上表面形成近似等腰梯形的凹槽；该凹槽具有位于底部的平面(2b)，以及位于侧壁的斜面(2a); b)在第一衬底(2)的整个上表面沉积第一绝缘层(7); c)在整个第一绝缘层(7)的上表面沉积敏感膜层(3); d)在整个敏感膜层(3)的上表面沉积第二绝缘层(5)，并对第二绝缘层(5)进行刻蚀，形成供离子注入的窗口(50); e)通过刻蚀的窗口(50)在敏感膜层(3)相应的位置进行离子注入，形成压敏电阻(4); f)对第一衬底(2)的背面进行刻蚀，形成背腔； g)将悬置在背腔上方的第一绝缘层(7)刻蚀掉； h)将第一衬底(2)键合在第二衬底(I)上，以使第一衬底(2)、第二衬底(I)、敏感膜层(3)围成真空腔⑶。9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于:在所述步骤e)和步骤f)之间还包括在第二绝缘层(5)、压敏电阻(4)的上表面沉积金属层，刻蚀形成连接压敏电阻(4)的引线(6)的步骤。10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于:在所述步骤f)之前还包括将第一衬底(2)减薄至预定厚度的步骤。
【专利摘要】本发明公开了一种MEMS压力传感器及其制造方法，在衬底上方设有与衬底形成真空腔的敏感膜层，所述敏感膜层包括位于中部的敏感部，以及位于敏感部边缘、支撑在衬底上的支撑部，其中，敏感部所在的平面低于支撑部，并通过倾斜部与支撑部连接在一起，以使敏感部、倾斜部、支撑部构成阶梯状结构。本发明的MEMS压力传感器，敏感膜层中的敏感部、倾斜部、支撑部具有阶梯状的“下沉”结构，在沉积敏感膜层的过程中，可以使其内应力得到彻底的释放；该敏感膜层的弹性系数较低，可以获得较高的灵敏度；另外，敏感部通过倾斜部与支撑部连接，可以大大降低敏感部对应力变化的敏感性，从而提高了芯片的信噪比，提升了压力传感器的性能。
【IPC分类】G01L9/06, B81B3/00, G01L1/18, B81C3/00, B81C1/00
【公开号】CN105036054
【申请号】CN201510290371
【发明人】郑国光
【申请人】歌尔声学股份有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月29日