[发明专利]微机电压力传感器结构以及压力传感器

说明书

一种微机电压力传感器结构以及压力传感器，微机电压力传感器结构包括平面基座、侧壁层以及隔膜板。其中，侧壁层形成侧壁，侧壁围绕地从平面基座延伸至侧壁层的上表面；平面基座、侧壁层以及隔膜板彼此附接，以在基准压力下形成密封的闭合间隙；侧壁层的上表面包括至少一个隔离区域，隔离区域不被隔膜板覆盖；并且隔离区域至少部分地被绝缘材料覆盖。

本申请是申请日为2014年6月4日、申请号为“201480031498.6”、发明名称为“一种改进的压力传感器结构”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及微机电装置，并且特别涉及一种根据独立权利要求的前序的改进的压力传感器结构和压力传感器。

背景技术

压力是物理量，该物理量对应于作用于表面的力与表面面积之比。能够用作测量压力的计量器的装置是压力传感器。

微机电系统、或MEMS可以被定义为小型化机械及机电系统，其中至少一些元件具有某种机械功能。因为MEMS装置可以由被用来制作集成电路的相同工具来制造，微机械元件及微电子元件可以在一个硅片上制造，以实现各种类型的装置。

图1示出了用于压力感测的微机电装置的示例结构。微机电压力传感器可以包括薄隔膜10，该隔膜跨提供基准压力的间隙12。该隔膜由于基准压力和传感器周围的环境压力间的不同而变形。隔膜位移可以通过电容感测或压阻感测而转换成电信号。

MEMS压力传感器结构通常由材料的图案化层形成。MEMS制造过程可以涉及层沉积、光刻、蚀刻及晶圆键合的组合。图1示出了微机电压力传感器的示例结构的侧视图及俯视图。被示出的压力传感器是绝对压力传感器，该传感器包括由平面基座11和侧壁层13形成的主体结构。由侧壁层13形成的侧壁从平面基座11延伸开以形成中空部，中空部的深度与侧壁层13的厚度相对应。在一类压力传感器结构中，该中空部由在侧壁层13上延伸的隔膜板16气密密封。隔膜板16的在间隙的周部开口上延伸的部分提供了由该开口限定其外围的隔膜10。隔膜10的一侧暴露到间隙的基准压力，并且另一侧暴露到环境压力。因此，隔膜10响应于基准压力和环境压力之间的压力差而变形。例如可以通过以下方式电容地检测该变形的程度：将元件的电极设置在间隙的两侧，并利用电极将变形导致的间隙的高度变化转换成电信号。

MEMS传感器结构的材料层提供间隙的气密密封，使得中空部被隔膜板密封后，实际上几乎没有外来物质可以进入该缝隙。然而，传感器结构的外表面常常暴露到环境条件，环境条件可能引起电阻性泄漏或电容性泄漏以及对电容测量结果的其它杂散效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力传感器结构，其对于环境条件的变化时特别是湿度的变化具有增强的鲁棒性。通过根据独立权利要求的特征部分的压力传感器结构以及压力传感器来实现本发明的目的。

在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

所要求保护的发明定义了微机电压力传感器结构，其包括平面基座、侧壁层和隔膜板。侧壁层的侧壁围绕地从平面基座延伸开到侧壁层的相反表面。平面基座、侧壁层以及隔膜板彼此附接，以在基准压力下形成密封的闭合间隙。侧壁层内的侧壁的内表面的上边缘形成隔膜的外围。隔膜板包括一个或多个平面材料层，平面材料层的第一平面材料层跨隔膜的外围。侧壁层的上表面包括至少一个隔离区域，该隔离区域不被隔膜板覆盖，并且该隔离区域至少部分地被绝缘材料覆盖。

侧壁层的上表面上的隔离区域可以被动地用来提高隔膜的电极元件和平面基座的电极元件之间的绝缘性。另一方面，隔离区域可以主动地应用导电保护元件和运算放大电路以消除或至少缓解由环境湿度对电容测量结果引起的杂散效应。

根据一个实施例，提供一种压力传感器，其包括上述压力传感器结构。