[0040]图1是本发明MEMS压力传感器的结构示意图。
[0041]图2至图13是本发明MEMS压力传感器制造方法的工艺流程图。
[0042]图14是本发明MEMS压力传感器另一实施结构的示意图。
【具体实施方式】
[0043]现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0044]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0045]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0046]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0047]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0048]参考图1，本发明提供的一种差分电容式MEMS压力传感器，其包括衬底I以及支撑在衬底I上的敏感结构层2、上固定电极结构层3、下固定电极结构层4，其中，上固定电极结构层3位于敏感结构层2的上方，其与敏感结构层2可构成第一检测电容，下固定电极结构层4位于敏感结构层2的下方，其与敏感结构层2可构成第二检测电容，敏感结构层2作为两个检测电容的公共敏感极板，而且上固定电极结构层3、下固定电极结构层4相对于敏感结构层2对称，使得第一检测电容和第二检测电容构成了差分电容结构，从而提高了微小电容的检测能力，增强了芯片对共模信号的抑制，提高了输出信号的信噪比。
[0049]具体地，参考图1，本发明的敏感结构层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边缘的公共支撑部20，该公共敏感部22和公共支撑部20可以是一体的，采用单晶硅材料制成。公共敏感部22为电容结构的可动极板，在外界的压力作用下，该公共敏感部22发生弯曲变形。公共支撑部20主要为公共敏感部22提供支撑，使公共敏感部22保持在预定的位置。公共敏感部22的边缘连接在公共支撑部20的侧壁上，优选其连接位置位于公共支撑部20侧壁的中部，使得公共敏感部22被公共支撑部20环绕起来。其中，所述公共支撑部20的厚度大于公共敏感部22的厚度，使得敏感结构层2的截面整体呈哑铃型。
[0050]本发明的上固定电极结构层3，包括悬置在公共敏感部22上方的上固定电极32，上固定电极32可通过本领域技术人员所熟知的方式支撑并悬置在公共敏感部22的上方，使得该公共敏感部22可与上固定电极32构成一可用于检测压力变化的第一检测电容。
[0051]在本发明一个具体的实施方式中，所述上固定电极结构层3还包括位于上固定电极32边缘的上固定电极支撑部30，该上固定电极32和上固定电极支撑部30可以是一体的，采用多晶硅材料制成。上固定电极支撑部30主要为上固定电极32提供支撑，使上固定电极32保持在预定的位置上。上固定电极32的边缘与上固定电极支撑部30连接在一起，使得上固定电极32被上固定电极支撑部30环绕起来。其中，上固定电极支撑部30通过绝缘层5支撑在敏感结构层2的公共支撑部20的上端面，使得上固定电极32可以悬置在公共敏感部22的上方，二者之间留有供第一检测电容工作的空间23。
[0052]本发明的下固定电极结构层4位于敏感结构层2的下方，其与上固定电极结构层3的结构一致，二者沿着敏感结构层2上下对称。包括悬置在公共敏感部22下方的下固定电极42，下固定电极42可通过本领域技术人员所熟知的方式支撑并悬置在公共敏感部22的下方，使得该公共敏感部22可与下固定电极42构成一可用于检测压力变化的第二检测电容。
[0053]在本发明一个具体的实施方式中，所述下固定电极结构层4还包括位于下固定电极42边缘的下固定电极支撑部40，该下固定电极42和下固定电极支撑部40可以是一体的，采用多晶硅材料制成。下固定电极支撑部40主要为下固定电极42提供支撑，使下固定电极42保持在预定的位置上。下固定电极42的边缘与下固定电极支撑部40连接在一起，使得下固定电极42被下固定电极支撑部40环绕起来。其中，下固定电极支撑部40通过绝缘层5连接在敏感结构层2的公共支撑部20的下端面上，使得下固定电极42可以悬置在公共敏感部22的下方，二者之间留有供第二检测电容工作的空间。
[0054]在本发明一个具体的实施方式中，可将下固定电极支撑部40通过绝缘层键合在衬底I上，并使衬底I与下固定电极42之间形成一真空腔7。此时，为了使公共敏感部22可以感应外界压力变化而发生弯曲变形，在所述上固定电极32上设置有多个腐蚀孔33，通过该多个腐蚀孔33，使得公共敏感部22可以与外界连通起来。在本发明一个优选的实施方式中，在所述下固定电极42上也设置有多个腐蚀孔43，此时，可以看成，真空腔7由公共敏感部22和衬底I围成，从而提高了真空腔7的容积，使得公共敏感部22的形变力度更能反应出外界压力变化的力度。
[0055]在本发明另一个具体的实施方式中，参考图14，所述衬底I通过绝缘层键合在敏感结构层2的公共支撑部20上，这就使得所述下固定电极结构层4整体悬置在真空腔7内。将下固定电极结构层4与衬底I的键合区域分开，可以防止键合工艺对下固定电极结构层4造成损伤。另外，还可以将上、下固定电极上对灵敏度没有贡献的部分刻蚀掉，降低上、下固定电极对公共敏感部22的寄生电容，以起到抑制噪声的目的。这种降低寄生电容的方法属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
[0056]本发明的MEMS压力传感器，上固定电极、公共敏感部、下固定电极构成了差分电容结构，从而增强了芯片对共模信号的抑制，提高了输出信号的信噪比；同时，本发明公共支撑部的厚度大于公共敏感部的厚度，使得敏感结构层的截面整体呈哑铃型，这就使得外围的公共支撑部可以屏蔽温度和应力所引起的应变，从而大大降低了由于温度和应力变化所传递到公共敏感部上的应变，提高了芯片的温度稳定性和应力稳定性。
[0057]在本发明一个优选的实施方式中，所述公共支撑部20上与公共敏感部22连接的位置具有过渡的公共斜面，该公共斜面包括位于公共支撑部20上表面的第一斜面21，以及位于公共支撑部20下表面的第二斜面24，公共敏感部22与公共支撑部20上的公共斜面连接，使得公共敏感部22、公共支撑部20的公共斜面形成了近似等腰梯形的凹槽；同时，通过设置的公共斜面，使得在制作上固定电极结构层3、下固定电极结构层4时，上固定电极结构层3、下固定电极结构层4沉积在具有阶梯坡度的敏感结构层2上，能够大大降低薄膜的内应力。
[0058]为了和敏感结构层2对应起来，所述上固定电极结构层3还包括呈倾斜状的上固定电极连接部31，所述上固定电极32通过上固定电极连接部31与上固定电极支撑部30连接，其中，上固定电极连接部31与第一斜面21具有角度相同的斜度，使得上固定电极连接部31与第一斜面21完全平行。选择整个上固定电极结构层3具有均一的厚度，也就是说，整个上固定电极结构层3的结构走向与敏感结构层2上表面的结构完全一致。其中，上固定电极支撑部30通过绝缘层5平行地支撑在公共支撑部20的上方，所述上固定电极连接部31、上固定电极32通过上固定电极支撑部30分别平行地支撑悬置在第一斜面21、公共敏感部22的上方。