一种差分电容式mems压力传感器及其制造方法_3

文档序号:9348130阅读:来源:国知局
进一步优选的是,上固定电极连接部31与第一斜面21之间也可设置绝缘层,该位置的绝缘层与上固定电极支撑部30、公共支撑部20之间的绝缘层5是一体的。
[0059]下固定电极结构层4、上固定电极结构层3相对于敏感结构层2上下对称,为了和敏感结构层2对应起来,所述下固定电极结构层4还包括呈倾斜状的下固定电极连接部41,所述下固定电极42通过下固定电极连接部41与下固定电极支撑部40连接。其中,下固定电极连接部41与第二斜面24具有角度相同的斜度,使得下固定电极连接部41与第一斜面21完全平行。选择整个下固定电极结构层4具有均一的厚度,也就是说,整个下固定电极结构层4的结构走向与敏感结构层2下表面的结构完全一致。其中,下固定电极支撑部40通过绝缘层5平行地连接在公共支撑部20的下方,所述下固定电极连接部41、下固定电极42通过下固定电极支撑部40分别平行地悬置在第二斜面24、公共敏感部22的下方。进一步优选的是,下固定电极连接部41与第二斜面24之间也可设置绝缘层,该位置的绝缘层与下固定电极支撑部40、公共支撑部20之间的绝缘层5是一体的。
[0060]本发明的MEMS压力传感器,需要将上固定电极32、公共敏感部22、下固定电极42的电信号引出,通过电路来获得第一检测电容、第二检测电容的数值。在此,可通过本领域技术人员所熟知的方式将上述三个极板的信号引出。在本发明一个具体的实施方式中,参考图1,所述下固定电极支撑部40上设置有导电部,该导电部的下端与下固定电极支撑部40连接,其上端贯穿绝缘层5、公共支撑部20,与上固定电极支撑部30连接在一起,并在上固定电极支撑部30上形成下固定电极42的第一导电触点80。
[0061]在所述公共支撑部20上也可设有导电部,该导电部贯穿绝缘层5与上固定电极支撑部30连接在一起,并在上固定电极支撑部30的相应位置上形成公共敏感部22的第二导电触点81 ;在所述上固定电极支撑部30上还设置有上固定电极32的第三导电触点82。三个导电触点均设置在上固定电极支撑部30上,为了彼此之间的绝缘,可在上固定电极支撑部30上进行图形化处理,形成隔离区9,从而将上固定电极支撑部30上三个导电触点的区域彼此隔离开。
[0062]上述的导电部起到电导通的作用,其可以是本领域技术人员所熟知的任意导电材料,其可以是金属材料,也可以是多晶硅材料。应用到本发明的技术方案中,公共支撑部20与上固定电极支撑部30之间的导电部也可以采用多晶硅材料,其与上固定电极支撑部30采用相同的材质,在此,可以理解为该导电部与上固定电极支撑部30是一体的。下固定电极支撑部40与上固定电极支撑部30之间的导电部,包括位于公共支撑部20中的金属部6,其中金属部6的上、下两端分别通过电连接部与上固定电极支撑部30、下固定电极支撑部40连接在一起;该电连接部可以为多晶硅材料,其与上固定电极支撑部30、下固定电极支撑部40上采用相同的材质,在此,可以理解为该两个导电部分别与上固定电极支撑部30、下固定电极支撑部40是一体的。
[0063]本发明还提供了一种上述MEMS压力传感器的制造方法,包括以下步骤:
[0064]a)在敏感结构层2的一端刻蚀贯通其上下两端的通孔,之后在通孔的孔壁上生长绝缘层5,并在通孔内填充多晶硅导电材料或金属部6,参考图2 ;敏感结构层2可以采用单晶硅材料,通过绝缘层5与通孔内的多晶硅导电材料或金属部6保持绝缘;
[0065]b)在敏感结构层2的上表面进行刻蚀或腐蚀,形成公共支撑部20的下表面、第二斜面24以及公共敏感部22的下表面,参考图3 ;可通过各向异性腐蚀的方法,在敏感结构层2的上表面形成呈等腰梯形的凹槽,该凹槽的底部为公共敏感部22的下表面,其侧壁为公共支撑部20的第二斜面24 ;
[0066]c)在整个敏感结构层2的上表面生长一层绝缘层5,使得该绝缘层5覆盖在敏感结构层2的整个上表面;对绝缘层5进行图形化刻蚀,将位于多晶硅导电材料或金属部6上方的绝缘层5刻蚀掉,形成刻蚀孔60,从而将多晶硅导电材料或金属部6的端面露出,参考图4 ;
[0067]d)在绝缘层5的上表面沉积下固定电极结构层4,该下固定电极结构层4可以是多晶硅材料,其具有均一的厚度,该下固定电极结构层4沉积在绝缘层5上之后,形成了下固定电极支撑部40、下固定电极连接部41、下固定电极42 ;且下固定电极支撑部40沉积至刻蚀孔60中,与多晶硅导电材料或金属部6连接在一起,参考图5 ;
[0068]e)在下固定电极42上刻蚀形成多个腐蚀孔43,参考图6 ;
[0069]f)通过腐蚀孔43将下固定电极42与公共敏感部22之间的绝缘层5腐蚀掉,从而将下固定电极42从公共敏感部22上释放开来,下固定电极42与公共敏感部22之间具有一定的空间23,使得下固定电极42与公共敏感部22可以构成用于检测的电容,参考图7 ;
[0070]g)将整个敏感结构层2、下固定电极结构层4翻转,键合在衬底I上,并形成了位于衬底I与公共敏感部22之间的真空腔7,参考图8 ;在该步骤中,可以将下固定电极支撑部40通过绝缘层键合在衬底I上,也可以通过改变结构,将公共支撑部20通过绝缘层键合在衬底I上;
[0071]h)在上述结构翻转后,对敏感结构层2的另一面进行处理,参考图9的方向,与步骤b)相似,在敏感结构层2上表面进行刻蚀或腐蚀,形成公共支撑部20的上表面、第一斜面21以及公共敏感部22的上表面;可通过各向异性腐蚀的方法,在敏感结构层2的上表面形成呈等腰梯形的凹槽,该凹槽的底部为公共敏感部22的上表面,其侧壁为公共支撑部20的第一斜面21 ;其中,在该步骤之前,根据需要,还包括将敏感结构层2减薄到预定厚度的步骤;
[0072]i)在整个敏感结构层2的上表面生长绝缘层5,使得该绝缘层5覆盖在敏感结构层2的整个上表面,并对绝缘层5进行图形化刻蚀,将位于多晶硅导电材料或金属部6上方的绝缘层5刻蚀掉,形成刻蚀孔800,将多晶硅导电材料或金属部6的端面露出;同时将位于公共支撑部20上方预定位置的绝缘层5刻蚀掉,形成刻蚀孔810,使部分公共支撑部20露出,参考图10 ;
[0073]j)在绝缘层5的上表面沉积上固定电极结构层3,与步骤d)相似,该上固定电极结构层3可以是多晶硅材料,其具有均一的厚度,该上固定电极结构层3沉积在绝缘层5上之后,形成了上固定电极支撑部30、上固定电极连接部31、上固定电极32 ;且上固定电极支撑部30沉积至刻蚀孔800、810中,分别与多晶硅导电材料或金属部6、公共支撑部20连接在一起,参考图11 ;
[0074]k)在上固定电极支撑部30的相应位置制作第一导电触点80、第二导电触点81、第三导电触点82,参考图12,具体地,第一导电触点80位于刻蚀孔800的正上方,第二导电触点81位于刻蚀孔810的正上方;
[0075]I)在上固定电极32上刻蚀形成腐蚀孔33 ;并在上固定电极支撑部30上进行刻蚀,形成隔离区9,将第一导电触点80、第二导电触点81、第三导电触点82相互隔离开,参考图13 ;
[0076]m)通过腐蚀孔33将上固定电极32与公共敏感部22之间的绝缘层5腐蚀掉,从而将上固定电极32从公共敏感部22上释放开来,上固定电极32与公共敏感部22之间具有一定的空间23,使得上固定电极32与公共敏感部22可以构成用于检测的电容,参考图1。
[0077]本发明的制造方法,敏感结构层的形成是通过在其上、下表面的腐蚀或刻蚀来完成的,降低了芯片的加工成本;同时,
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