一种MEMS压力传感元件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种MEMS压力传感元件，包括：设有凹槽的基底；设置于基底上方的压力敏感膜，压力敏感膜密封凹槽的开口以形成密封腔体；悬置于密封腔体内的平行于压力敏感膜的压力敏感梁，其上设置有压敏电阻；压力敏感梁的中心与压力敏感膜的中心固定连接，外周与基底凹槽的底壁固定连接，以使压力敏感膜在外界压力作用下带动压力敏感梁弯曲变形。本发明专利技术还公开了一种MEMS压力传感元件的制造方法。本发明专利技术的MEMS压力传感元件，压力作用在压力敏感膜上时，压力敏感膜带动压力敏感梁运动引起压力敏感梁的弯曲，继而引起压力敏感梁上的压敏电阻的阻值的变化，这样既完成压力敏感的功能，又屏蔽了外界对压力传感元件的电学部分的电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器领域，更具体地，涉及一种MEMS压力传感元件及其制造方法。
技术介绍
目前的MEMS压力传感器，无论是压阻式还是电容式的，都需要把压力敏感薄膜暴露在空气中，否则压力敏感膜无法对外界的气压做出敏感的反应。该压力敏感膜通常作为电学电容极板或电阻应用，由于其必须暴露在空气中而不能设置于在封闭的电学腔体中，外界的电磁干扰会对MEMS压力传感器的输出造成影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够屏蔽外界对压力传感元件的电学部分的电磁干扰的MEMS压力传感元件及其制造方法。根据本专利技术的第一方面，提出了一种MEMS压力传感元件，包括：设有凹槽的基底；设置于所述基底上方的压力敏感膜，所述压力敏感膜密封所述凹槽的开口以形成密封腔体；悬置于所述密封腔体内的平行于所述压力敏感膜的压力敏感梁，所述压力敏感梁上设置有压敏电阻；其中，所述压力敏感梁的中心通过第一锚点与压力敏感膜的中心固定连接，所述压力敏感梁的外周与基底凹槽的底壁固定连接，以使所述压力敏感膜在外界压力作用下带动所述压力敏感梁弯曲变形。优选的，所述压力敏感梁的外周通过一锚定环与基底凹槽的底壁固定连接。优选的，所述压力敏感梁为十字形，所述压力敏感梁的四条边的远离压力敏感梁的中心的一端分别通过所述锚定环与基底凹槽的底壁固定连接。优选的，所述压力敏感梁为十字形，所述压力敏感梁的四条边的远离压力敏感梁的中心的一端分别通过锚点与基底凹槽的底壁固定连接。优选的，所述压敏电阻为4个，对应设置在所述压力敏感梁的四条边上；所述4个压敏电阻构成惠斯通电桥。优选的，所述密封腔体内还设置有限位凸起部，所述限位凸起部设置于基底凹槽的底壁并且位于所述压力敏感梁的中心的下方。优选的，所述压力敏感膜为单晶硅材质。优选的，所述压力敏感膜的厚度为10um-30um。根据本专利技术的第二方面，提供了一种上述MEMS压力传感元件的制造方法，包括以下步骤：S101、提供第一晶片；在所述第一晶片上沉积第一氧化层；对所述第一氧化层进行构图和刻蚀，以形成第一环状连接部和环绕第一环状连接部的第一外环支撑部；S102、提供第二晶片；在所述第二晶片的正面沉积第二氧化层；对所述第二氧化层进行构图和刻蚀，以形成位于中心的第二连接部和环绕第二连接部的第二外环支撑部；S103、以所述第二连接部和第二外环支撑部为掩膜对所述第二晶片进行刻蚀，以在所述第二晶片的正面形成环状凹槽；S104、提供第三晶片；将所述第三晶片与所述第二连接部和第二外环支撑部键合；S105、对所述第二晶片的背面进行减薄，以提高后续生成的压力敏感梁的灵敏度；S106、从所述第二晶片的背面进行离子注入，形成压敏电阻；S107、对所述第二晶片进行构图和刻蚀，形成压力敏感梁和环绕所述压力敏感梁的第三外环支撑部；S108、将所述压力敏感梁和第一环状连接部键合，以及将所述第三外环支撑部和第一外环支撑部键合；S109、对所述第三晶片进行减薄，以形成压力敏感膜。本专利技术的MEMS压力传感元件，压力作用在压力敏感膜上时，压力敏感膜发生形变会带动压力敏感梁运动，进而引起压力敏感梁的弯曲，继而引起设置在压力敏感梁上的压敏电阻的阻值的变化，这样既完成压力敏感的功能，又屏蔽了外界对压力传感元件的电学部分的电磁干扰。本专利技术的专利技术人发现，在现有技术中，还没有一种能够将外界电磁干扰屏蔽在电学部分外部的MEMS压力传感元件。因此，本专利技术所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本专利技术是一种新的技术方案。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是本专利技术MEMS压力传感元件实施例的结构示意图。图2是图1中的压力敏感梁的平面示意图。图3-13是本专利技术实施例的MEMS压力传感元件的制造过程示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。参考图1-2介绍本专利技术MEMS压力传感元件的实施例，包括：设有凹槽的基底1，设置于基底1上方的压力敏感膜100，压力敏感膜100密封凹槽的开口以形成密封腔体700。悬置于密封腔体700内的平行于压力敏感膜100的压力敏感梁200，压力敏感梁200上设置有压敏电阻300。压力敏感梁200为十字形，压力敏感梁200的中心通过第一锚点400与压力敏感膜100的中心固定连接，压力敏感梁200的四条边的远离压力敏感梁200的中心的一端分别通过锚定环500与基底1凹槽的底壁固定连接。在另一个实施例中，可以令压力敏感梁200的四条边的远离压力敏感梁200的中心的一端分别通过锚点与基底1凹槽的底壁固定连接。在其它实施例中，压力敏感梁200还可以为其它形状，压力敏感梁200的外周与基底1凹槽的底壁固定连接。本实施例中，压敏电阻300为4个，对应设置在压力敏感梁200的四条边上，4个压敏电阻300构成惠斯通电桥。密封腔体700内还设置有限位凸起部600，限位凸起部600设置于基底1凹槽的底壁并且位于压力敏感梁200的中心的下方。限位凸起部600用于限定压力敏感梁200的位移，避免压力敏感梁200位移过大造成压力敏感梁200损坏功能失效。其中，第一锚点400和锚定环500优选为氧化物。压力敏感膜100优选为单晶硅材质，厚度优选为10um-30um。压力作用在压力敏感膜100上时，压力敏感膜100发生形变会带动压力敏感梁200运动，进而引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS压力传感元件，其特征在于，包括：设有凹槽的基底(1)；设置于所述基底(1)上方的压力敏感膜(100)，所述压力敏感膜(100)密封所述凹槽的开口以形成密封腔体(700)；悬置于所述密封腔体(700)内的平行于所述压力敏感膜(100)的压力敏感梁(200)，所述压力敏感梁(200)上设置有压敏电阻(300)；其中，所述压力敏感梁(200)的中心通过第一锚点(400)与压力敏感膜(100)的中心固定连接，所述压力敏感梁(200)的外周与基底(1)凹槽的底壁固定连接，以使所述压力敏感膜(100)在外界压力作用下带动所述压力敏感梁(200)弯曲变形。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压力传感元件，其特征在于，包括：
设有凹槽的基底(1)；
设置于所述基底(1)上方的压力敏感膜(100)，所述压力敏感膜(100)
密封所述凹槽的开口以形成密封腔体(700)；
悬置于所述密封腔体(700)内的平行于所述压力敏感膜(100)的压
力敏感梁(200)，所述压力敏感梁(200)上设置有压敏电阻(300)；
其中，所述压力敏感梁(200)的中心通过第一锚点(400)与压力敏
感膜(100)的中心固定连接，所述压力敏感梁(200)的外周与基底(1)
凹槽的底壁固定连接，以使所述压力敏感膜(100)在外界压力作用下带动
所述压力敏感梁(200)弯曲变形。
2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述压力敏感梁(200)
的外周通过一锚定环(500)与基底(1)凹槽的底壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的元件，其特征在于，所述压力敏感梁(200)
为十字形，所述压力敏感梁(200)的四条边的远离压力敏感梁(200)的
中心的一端分别通过所述锚定环(500)与基底(1)凹槽的底壁固定连接。
4.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述压力敏感梁(200)
为十字形，所述压力敏感梁(200)的四条边的远离压力敏感梁(200)的
中心的一端分别通过锚点与基底(1)凹槽的底壁固定连接。
5.根据权利要求3或4任一项所述的元件，其特征在于，所述压敏电
阻(300)为4个，对应设置在所述压力敏感梁(200)的四条边上；所述
4个压敏电阻(300)构成惠斯通电桥。
6.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述密封腔体(700)
内还设置有限位凸起部(600)，所述限位凸起部(600)设置于基底(1)
凹槽的底壁并且位于所述压力敏感梁(200)的中心的下方。
7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国光，
申请(专利权)人：歌尔声学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37