[发明专利]准差分电容式MEMS压力传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，更具体地，涉及一种准差分电容式MEMS压力传感器及其制造方法。

背景技术

电容式MEMS压力传感器是利用作为上电极的压力敏感层与下电极间的电容量表征作用于该压力敏感层上的压力值的传感器。现有电容式MEMS压力传感器通常采用单个电容器进行压力检测，如图1所示，其包括衬底1′，形成于衬底1′上的绝缘层2′，形成于绝缘层2′上的下电极3′，及通过支撑部7′支撑在下电极3′上方的压力敏感膜，该下电极3′与下电极焊盘5′电性连接，而压力敏感膜作为上电极4′则与上电极焊盘6′电性连接，利用该种电容式MEMS压力传感器进行压力检测的原理为：上电极4′在受到外界气压作用时将发生相应的变形，进而使得由上电极4′与下电极3′构成的平行板电容器的电容量发生相应的变化，这样便可通过接口电路采集压力传感器的输出信号获得对应的气压值，进而实现外界气压检测。该种电容式MEMS压力传感器由于采用单个电容器进行外界气压检测，所以很容易受到电磁干扰等共模干扰，这将导致压力传感器的输出信号不稳定及分辨率降低，进而导致芯片的性能降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种准差分电容式MEMS压力传感器的新技术方案，以至少部分滤除输出信号中的例如由电磁干扰产生的共模干扰信号，提高输出信号的稳定性及分辨率。

根据本发明的第一方面，提供了一种准差分电容式MEMS压力传感器，其包括衬底，形成于所述衬底上的绝缘层，均形成于所述绝缘层上的第一下电极和第二下电极，支撑在所述第一下电极上方的第一上电极，及支撑在所述第二下电极上方的第二上电极；所述第一上电极为压力敏感膜，且所述第一上电极与所述第一下电极之间的腔体为密闭腔体，以使所述第一上电极与所述第一下电极构成气压敏感型电容器；所述第二上电极与所述第二下电极构成电容量不随外界气压变化的基准电容器。

优选的是，所述密闭腔体为真空腔体。

优选的是，所述气压敏感型电容器还包括形成于所述第一下电极上的防撞凸起及/或形成于所述绝缘层上、且穿过所述第一下电极向上突出的防撞凸起，所述防撞凸起与所述第一上电极之间具有间隙。

优选的是，所述第二上电极也为压力敏感膜，所述基准电容器还包括用于限制所述第二上电极在外界气压作用下发生变形的限位结构。

优选的是，所述第一上电极与所述第二上电极为一体结构。

优选的是，所述基准电容器设置有用于支撑所述第二上电极的支撑柱，以形成所述限位结构。

优选的是，所述基准电容器设置有压力平衡孔，所述基准电容器的位于所述第二上电极与所述第二下电极之间的腔体通过所述压力平衡孔与外界相通，以形成所述限位结构。

优选的是，所述气压敏感型电容器与所述基准电容器除所述限位结构外具有相同的结构。

本发明的另一个目的是提供两种准差分电容式MEMS压力传感器的制造方法，以使该种准差分电容式MEMS压力传感器能够至少部分滤除输出信号中的例如由电磁干扰产生的共模干扰信号，提高输出信号的稳定性及分辨率。

根据本发明的第二方面，提供了一种准差分电容式MEMS压力传感器的制造方法，其包括如下步骤：

a)在衬底上沉积作为绝缘层的第一氧化层；

b)在所述绝缘层上沉积并刻蚀所述第一金属层，形成相互独立的第一下电极和第二下电极；

c)在所述第一下电极和所述第二下电极上沉积并刻蚀第二氧化层，形成支撑部及对应所述第二下电极的支撑柱；

d)在所述支撑部和所述支撑柱上键合压力敏感膜，形成位于所述压力敏感膜与所述第一下电极之间的密闭腔体，以使所述压力敏感膜作为第一上电极与所述第一下电极构成气压敏感型电容器，及形成由所述支撑柱支撑的第二上电极，以使所述第二上电极与所述第二下电极构成电容量不随外界气压变化的基准电容器。

根据本发明的第二方面，提供了另一种准差分电容式MEMS压力传感器的制造方法，其包括如下步骤：

a)在衬底上沉积作为绝缘层的第一氧化层；

b)在所述绝缘层上沉积并刻蚀第一金属层，形成相互独立的第一下电极和第二下电极；

c)在所述第一下电极和所述第二下电极上沉积并刻蚀第二氧化层，形成支撑部；

d)在所述支撑部上键合压力敏感膜，形成位于所述压力敏感膜与所述第一下电极之间的密闭腔体，以使所述压力敏感膜作为第一上电极与所述第二下电极构成气压敏感型电容器，及形成位于所述压力敏感膜与所述第二下电极之间的另一密闭腔体；