[发明专利]膜片上FBAR结构的微压力传感器

权利要求书

1.膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：包括力敏结构、检测元件和复合薄膜，复合薄膜用于连接力敏结构和检测元件，力敏结构位于复合薄膜的下方，检测元件位于复合薄膜的上方；力敏结构包括Si基座和空腔；Si基座沿复合薄膜底部的边沿区域一圈设置，Si基座围绕的中空部分与复合薄膜之间形成为空腔，空腔的顶面对应的复合薄膜为弹性膜片区域；检测元件包括FBAR、引线和焊盘，FBAR通过引线与焊盘连接；所述复合薄膜包括SiO₂层和Si₃N₄层，SiO₂层与Si基座连接，Si₃N₄层位于SiO₂层上面；

所述FBAR包括有压电振荡堆，压电振荡堆位于空腔上面对应的弹性膜片区域上面，弹性膜片区域为复合薄膜的应力集中部分；压电振荡堆由下到上依次包括底电极、压电层、顶电极，底电极紧贴设置于弹性膜片区域上面，压电层底面的一部分紧贴底电极上面，压电层底面的另一部分向弹性膜片区域中心方向包覆底电极侧面并延伸至紧贴弹性膜片区域上面，顶电极底面的一部分紧贴压电层的上面，顶电极底面的另一部分向弹性膜片区域中心方向包覆压电层侧面并延伸至弹性膜片区域上面。

2.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述FBAR的压电振荡堆的数量≥1。

3.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述引线包括底电极引线与顶电极引线，焊盘包括底电极焊盘与顶电极焊盘，FBAR的底电极通过底电极引线与底电极焊盘连接，FBAR的顶电极通过顶电极引线与顶电极焊盘连接。

4.根据权利要求3所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述底电极焊盘、顶电极焊盘均设置于Si基座对应支撑的复合薄膜上面。

5.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述检测元件通过三次沉积和图形化工艺形成，具体为：第一次，底电极、底电极引线及底电极焊盘在底电极层进行沉积和图形化时形成；第二次，压电层在压电层进行沉积和图形化时形成；第三次，顶电极、顶电极引线及顶电极焊盘在顶电极层进行沉积和图形化时形成。

6.根据权利要求2所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述弹性膜片区域的形状为圆形。

7.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述空腔是通过硅衬底背面一次刻蚀形成的，具体刻蚀过程为：首先，对硅衬底背面图形化形成刻蚀窗口；然后，通过刻蚀窗口一次背面刻蚀就确定空腔的高度与形状；空腔的形状为圆柱体。

8.根据权利要求7所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述空腔的顶面还用于形成FBAR的声波反射界面。

9.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述复合薄膜中的SiO₂层具有正温度系数，通过CVD工艺制备；所述FBAR的压电层具有负温度系数；复合薄膜的弹性膜片区域的SiO₂层与FBAR的压电层复合，进行温度补偿，用于提高FBAR的温度稳定性。

10.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微压力传感器，其特征在于：所述复合薄膜中的SiO₂层作为硅衬底背面刻蚀的自停止层。