[发明专利]压力传感器膜片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力传感器(pressure transducers)。

背景技术

微机电压力传感器典型情况下包括由框架支撑的膜片(即隔膜)。众所周知，在制造膜片时会包括称之为凸台(boss)的较薄和较厚区域。见此处以引用方式结合的美国专利No.6,140,143。较厚的凸台区域集中了由膜片挠曲而形成的应力。凸台在压力传感压敏电阻器或电容元件中可用于集中弯曲应力。通过制造紧邻的结构，还可以用凸台来生成感应电容或静电驱动间隙(electrostatic drive gap)。

典型情况下，凸台是实心结构，该结构通过将材料扩散到不同深度的基底上，然后对基底进行蚀刻而成。见以上引用的专利No.6,140,143。

现有技术的凸台具有相当大的质量，对于低压传感器而言，所述质量可产生定向敏感性。凸台的厚度也被材料能够注入基底的深度所限制。通常，较深的注入深度会伴随着增加的成本和增长的时间。并且，由于扩散在基底上同时垂直和横向地发生，因此会使得到的凸台结构宽度增加。

发明内容

本发明提供了一种制造压力变送膜片的新方法。所述方法可以形成质量较小的凸台。所得到的凸台优选为中空的。所述方法形成的凸台刚性较大。所得到的凸台可使用较低成本的处理技术制造。所述凸台与同等刚性的凸台相比质量更轻。所提供的压力传感器g敏感性(g-sensitivity)较小。可生成任意宽度和刚性的凸台。提供了按期望改变凸台结构的能力。

本发明始于一种制造压力传感器膜片的更好的方法。所述方法没有与扩散以及批量蚀刻(包括在基底上蚀刻一条沟槽从而限定质量更小但依然相对刚性的中空凸台)相关的限制。

但是，本发明在其它实施例中，不需达成所有的这些目的，而由此产生的权利要求也不应被限于能够达成这些目的的结构或方法。

本发明的特征是一种制造压力传感器膜片的方法。在第一基底的第一表面中形成一条或多条沟槽(例如通过蚀刻)。所述沟槽然后被变成具有抗蚀刻性。在第一基底的相反的第二表面中形成空腔(例如通过蚀刻)，从而限定由框架支撑的膜片，所述膜片具有一个或多个用来加强隔膜的中空凸台。

干式蚀刻和湿式蚀刻均可用于形成沟槽。在一个示例中，所述一条或多条沟槽有成角度倾斜的侧壁。在另一个示例中，所述一条或多条沟槽具有平的底部。

通过给沟槽上涂料(doping)并对沟槽进行扩散处理(diffusing)，或向沟槽添加抗蚀刻材料，而使得所述沟槽能够变成具有抗蚀刻性。并且，可以向沟槽添加材料。例如，在沟槽中可以生长多晶硅或外延硅层。

在一个示例中，第二基底被结合到第一基底的第一表面上。所述第二基底可熔合结合到第一基底的第一表面上。空腔可通过干式或湿式蚀刻技术形成。

在一个实施例中，压力传感器膜片是这样制成的：在第一基底的第一表面上蚀刻一条或多条沟槽，然后将所述沟槽和第一表面变成具有抗蚀刻性，并在第一基底的相反的第二表面中蚀刻出空腔，从而限定了由框架支撑的膜片，所述膜片具有一个或多个用来加强隔膜的中空凸台。

附图说明

通过下列对一个优选实施例及其附图的描述，本领域的技术人员将想到其它目的、特征和优势，其中：

图1是显示根据本发明的一个压力传感器膜片示例的顶视示意图；

图2是图1所示压力传感器膜片的示意性三维立体图；

图3是图2所示压力传感器膜片一部分的示意性剖视图，取了图2的一条长线3-3；

图4是一个示意性部分截面图，显示了根据本发明的压力传感器膜片的另一个示例的一部分；

图5是根据本发明的压力传感器膜片的又一示例的示意性横截面局部视图；

图6A-6G是描述根据本发明的一个实施例，与制作压力传感器膜片相关的主要步骤的高度示意性截面图。

图7A-7F是显示根据本发明的又一实施例，与制作压力传感器膜片相关的另一个方法的主要步骤的高度示意性截面图；且

图8是显示根据本发明一个完整的MEMS压力传感器示例的示意性三维剖视图。

具体实施方式

除了以下公开的优选实施例或实施例，本发明还包括其它以不同方式实行或实施的实施例。因此，应该理解本发明不限于应用在以下描述或附图示意中所阐述的构造和布置细节。如果此处仅描述了一个实施例，则由此而来的权利要求不限于该实施例。此外，除非有清楚而令人信服的证据表明某种排除，限制或放弃，否则由此而来的权利要求不应被以限制性的方式加以理解。