一种差分电容式mems压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器领域，更具体地，涉及一种差分电容式的MEMS压力传感器。
【背景技术】
[0002]现行的技术方案中，MEMS压力传感器主要有电容式和压阻式两种，其中，电容式MEMS压力传感器包括压力敏感膜、衬底和触点。压力敏感膜与衬底形成密封的真空腔，压力敏感膜形成的电容极板会对外界的压力变化做出反应；当外界的气压变化时，处在真空腔上方的压力敏感膜会发生弯曲，从而压力敏感膜与衬底形成的电容值会发生变化，进而由ASIC电路读出该电容的变化，来表征外界的压力变化。
[0003]上述电容式MEMS压力传感器是通过单个电容来检测外界压力变化的，一般来说，外界气压变化所引起的电容变化量都是很小的，采用单个电容进行检测的误差很大。另外，除了外界的压力变化会弓I起电容变化外，其它干扰信号也会引起电容的变化，如应力、温度及其它的共模信号，都会影响电容的变化值，这些有害的信号不会加以衰减或滤除，而是随压力信号一并输出，进而影响压力检测的精度和稳定性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的一个目的是提供一种差分电容式MEMS压力传感器的新技术方案。
[0005]根据本实用新型的第一方面，提供了一种差分电容式MEMS压力传感器，包括:
[0006]敏感结构层，包括位于中部的公共敏感部，以及位于公共敏感部边缘的公共支撑部，所述公共敏感部连接在公共支撑部的侧壁上，且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；
[0007]上固定电极结构层，包括悬置在公共敏感部上方、并与公共敏感部组成电容结构的上固定电极，所述上固定电极上设置有腐蚀孔；
[0008]下固定电极结构层，与上固定电极结构层结构一致，二者沿着敏感结构层上下对称，所述下固定电极结构层包括悬置在公共敏感部下方、并与公共敏感部组成电容结构的下固定电极；所述下固定电极上设置有腐蚀孔；
[0009]用于支撑的衬底，所述衬底与公共敏感部之间形成了真空腔。
[0010]优选地，所述公共支撑部上与公共敏感部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上表面的第一斜面，以及位于公共支撑部下表面的第二斜面。
[0011]优选地，所述上固定电极结构层包括连接上固定电极边缘的上固定电极支撑部，所述上固定电极支撑部通过绝缘层与公共支撑部的上表面连接；
[0012]所述下固定电极结构层包括连接下固定电极边缘的下固定电极支撑部，所述下固定电极支撑部与通过绝缘层与公共支撑部的上表面连接。
[0013]优选地，所述上固定电极结构层还包括呈倾斜状的上固定电极连接部，所述上固定电极通过上固定电极连接部与上固定电极支撑部连接，且所述上固定电极连接部位于第一斜面的上方，且与第一斜面具有相同的斜度；
[0014]所述下固定电极结构层还包括呈倾斜状的下固定电极连接部，所述下固定电极通过下固定电极连接部与下固定电极支撑部连接，且所述下固定电极连接部位于第二斜面的下方，且与第二斜面具有相同的斜度。
[0015]优选地，所述上固定电极连接部与第一斜面之间、所述下固定电极连接部与第二斜面之间分别设有绝缘层。
[0016]优选地，所述下固定电极支撑部上设置有导电部，该导电部贯穿绝缘层、公共支撑部与上固定电极支撑部连接在一起，并在上固定电极支撑部上隔离形成下固定电极的第一导电触点；
[0017]在所述公共支撑部上设置有导电部，该导电部贯穿绝缘层与上固定电极支撑部连接在一起，并在上固定电极支撑部上隔离形成公共敏感部的第二导电触点；
[0018]在所述上固定电极支撑部上还设置有上固定电极的第三导电触点。
[0019]优选地，所述衬底通过绝缘层连接在下固定电极结构层的下固定电极支撑部上。
[0020]优选地，所述衬底通过绝缘层连接在敏感结构层的公共支撑部上，所述下固定电极结构层悬置在真空腔内。
[0021]本实用新型的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，本实用新型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。
[0022]本实用新型的发明人发现，在现有技术中，采用单个电容进行检测的误差很大，另夕卜，除了外界的压力变化会引起电容变化外，其它干扰信号也会引起电容的变化，如应力、温度及其它的共模信号，都会影响电容的变化值，这些有害的信号不会加以衰减或滤除，而是随压力信号一并输出，进而影响压力检测的精度和稳定性。因此，本实用新型所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本实用新型是一种新的技术方案。
[0023]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0024]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
[0025]图1是本实用新型MEMS压力传感器的结构示意图。
[0026]图2至图13是本实用新型MEMS压力传感器制造方法的工艺流程图。
[0027]图14是本实用新型MEMS压力传感器另一实施结构的示意图。
【具体实施方式】
[0028]现在将参照附图来详细描述本实用新型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实用新型的范围。
[0029]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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]参考图1，本实用新型提供的一种差分电容式MEMS压力传感器，其包括衬底1以及支撑在衬底1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。
[0034]具体地，参考图1，本实用新型的敏感结构层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。
[0035]本实用新型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。
[0036]在本实用新型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