[实用新型]微机电换能器和包括微机电换能器的系统

说明书

本公开涉及微机电换能器和包括微机电换能器的系统。微机电换能器包括半导体主体、埋置在半导体主体内的四个腔、和四个膜，每个膜悬置于相应的腔之上，并且能够通过微机电换能器外部的压力的作用而被偏斜；微机电换能器进一步包括四个换能器元件，四个换能器元件由相应的膜容纳，并且在惠斯通电桥配置中互相电耦合，以将所述外部压力转换为电信号。

技术领域

本公开涉及微机电换能器以及包括微机电换能器的系统。

背景技术

如所知的，集成压力传感器可以通过微制造技术生产。这些传感器通常包括薄膜或隔膜，该薄膜或隔膜悬置于半导体主体中形成的腔上方。互连的压阻元件在膜内形成，并且被连接在惠斯通(Wheatstone)电桥中。当经受压力时，膜遭受变形，引起压阻元件的电阻的变化，使得惠斯通电桥变得不平衡。备选地，电容传感器是可用的，其中膜形成电容器的第一板，而第二板由固定参考物来形成。在使用中，膜的偏斜生成电容器的电容的变化，该变化可以被检测并且与施加在膜上的压力相关联。

实用新型内容

然而，已知类型的集成半导体压力传感器通常被设计并用于测量相对低的温度(例如，高达0.1MPa)。为了增加集成半导体压力传感器的范围结束(end-of-scale)值，可以增加膜的刚度，以使针对相同的施加压力，较低值的信号被读取，从而降低传感器的灵敏度，并且即使针对较高的压力值，也使能获得可读取的信号。

例如，可以通过增加膜的厚度来增加膜的刚度。在用于制造已知类型的半导体压力传感器的过程中，膜是通过外延生长形成的。为获得较厚的膜而增加外延生长时间具有多个缺点，包括例如增加的成本以及半导体晶片的反面的增加的非均一性，从而引起在晶片操纵中的困难以及与制造过程的后续步骤不相容的问题。

在第一方面，提供了一种微机电换能器，其包括：单片半导体主体；第一腔、第二腔、第三腔和第四腔，所述第一腔、所述第二腔、所述第三腔和所述第四腔被埋置在所述半导体主体内；第一膜、第二膜、第三膜和第四膜，所述第一膜、所述第二膜、所述第三膜和所述第四膜分别覆盖所述第一腔、所述第二腔、所述第三腔和所述第四腔，并且形成所述半导体主体的表面的一部分，所述第一膜、所述第二膜、所述第三膜和所述第四膜被配置为响应于作用在所述半导体主体的所述表面上的外部压力而偏斜；以及第一换能器元件、第二换能器元件、第三换能器元件和第四换能器元件，所述第一换能器元件、所述第二换能器元件、所述第三换能器元件和所述第四换能器元件分别至少部分地在所述第一膜、所述第二膜、所述第三膜和所述第四膜中，并且在惠斯通电桥配置中互相电耦合，以将所述外部压力转换为电信号。

根据一个实施例，所述第一换能器元件、所述第二换能器元件、所述第三换能器元件和所述第四换能器元件是由压阻材料制成的，并且其中：所述第一换能器元件和所述第三换能器元件被布置为经受分别由所述第一膜和所述第三膜的偏斜所引起的变形，从而引起电阻的减小；并且所述第二换能器元件和所述第四换能器元件被布置为经受分别由所述第二膜和所述第四膜的偏斜所引起的变形，从而引起电阻的增大。

根据一个实施例，所述第一换能器元件、所述第二换能器元件、所述第三换能器元件和所述第四换能器元件具有纵向长度，并且其中所述第一换能器元件和所述第三换能器元件的所述纵向长度正交于所述第二换能器元件和所述第四换能器元件的所述纵向长度。