本申請涉及微電子，特別是涉及mems電容式壓力傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、社會生產(chǎn)對于壓力的監(jiān)控需求十分巨大，對于工業(yè)、汽車等領(lǐng)域尤甚。微機(jī)電系統(tǒng)(mems，micro-electro-mechanical?system)壓力傳感器由于其體積小、性能高、可靠性強(qiáng)、成本低、易于量產(chǎn)、可移植性強(qiáng)等優(yōu)勢得到較好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在消費(fèi)電子、工業(yè)測控、航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造有廣泛應(yīng)用，是mems傳感器市場化最成功的案例。

2、目前mems壓力傳感器的主流技術(shù)可以分為壓阻式和電容式，壓阻式利用了壓阻效應(yīng)，在壓阻材料受到外界壓力時其電阻會發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)壓力的檢測；電容式壓力傳感器則由應(yīng)變薄膜組成電容器，壓力改變電容的容值從而實(shí)現(xiàn)壓力的檢測。壓阻式壓力傳感器相對于電容式壓力傳感器具有高線性度的優(yōu)點(diǎn)，但是其最大的缺點(diǎn)是溫漂現(xiàn)象，這是因?yàn)閴鹤枋綁毫鞲衅鞯膲好綦娮枋怯晒钃诫s制成，其電阻阻值極易受溫度影響。而電容式壓力傳感器具有功耗低、高靈敏度、優(yōu)秀的溫度特性等優(yōu)點(diǎn)，在寬溫度區(qū)間內(nèi)工作時具有較大優(yōu)勢，由于作為電容極板的壓力應(yīng)變薄膜在受壓形變時并非平行靠近另一電容極板，從而導(dǎo)致電容式壓力傳感器的線性度差于壓阻式壓力傳感器。

3、因此，亟待提供一種具有良好線性度的電容式壓力傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對電容式壓力傳感器的線性度差的問題，提供一種能夠提升電容式壓力傳感器的線性度的mems電容式壓力傳感器及其制備方法。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环Nmems電容式壓力傳感器，包括：

3、導(dǎo)電襯底；沿所述導(dǎo)電襯底所在平面的方向上，所述壓力傳感器包括空腔區(qū)和環(huán)繞所述空腔區(qū)的邊緣區(qū)；

4、第一電極層，形成于所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)表面，且位于所述空腔區(qū)；所述第一電極層包括多個絕緣設(shè)置的環(huán)形第一電極；

5、壓力應(yīng)變膜片，位于所述第一電極層遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)；

6、第二電極層，形成于所述壓力應(yīng)變膜片朝向所述第一電極層的一側(cè)，且位于所述空腔區(qū)；所述第二電極層包括多個絕緣設(shè)置的環(huán)形第二電極；

7、絕緣層，形成于所述導(dǎo)電襯底和所述壓力應(yīng)變膜片之間，且位于所述邊緣區(qū)；

8、沿所述導(dǎo)電襯底所在平面中的中心點(diǎn)指向所述邊緣區(qū)的方向上，所述第一電極和所述第二電極交替且間隔設(shè)置。

9、在其中一個實(shí)施例中，所述空腔區(qū)包括第一空腔區(qū)和圍繞所述第一空腔區(qū)的第二空腔區(qū)；

10、所述第一電極和所述第二電極均位于所述第二空腔區(qū)。

11、在其中一個實(shí)施例中，還包括位于所述邊緣區(qū)的第一金屬焊盤和第二金屬焊盤；

12、所述第一金屬焊盤形成于所述壓力應(yīng)變膜片遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)，所述第二金屬焊盤形成于所述絕緣層遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)，且所述第二金屬焊盤經(jīng)所述絕緣層與所述導(dǎo)電襯底電連接。

13、在其中一個實(shí)施例中，沿所述空腔區(qū)指向所述邊緣區(qū)的方向上，所述第一金屬焊盤和所述第二金屬焊盤分設(shè)于所述空腔區(qū)的兩側(cè)。

14、在其中一個實(shí)施例中，沿所述導(dǎo)電襯底指向所述壓力應(yīng)變膜片的方向上，所述第一電極層的尺寸與所述第二電極層的尺寸之和，小于或等于所述導(dǎo)電襯底和所述壓力應(yīng)變膜片之間的尺寸。

15、在其中一個實(shí)施例中，沿所述導(dǎo)電襯底指向所述壓力應(yīng)變膜片的方向上，所述第一電極的尺寸均相同，且所述第二電極的尺寸均相同。

16、在其中一個實(shí)施例中，所述導(dǎo)電襯底和所述壓力應(yīng)變膜片中的至少一者的制備材料包括低阻硅。

17、在其中一個實(shí)施例中，所述第一電極和所述第二電極中的至少一者的制備材料，包括金和鋁中的至少一者。

18、第二方面，本申請?zhí)峁┮环Nmems電容式壓力傳感器的制備方法，包括：

19、提供導(dǎo)電襯底；沿所述導(dǎo)電襯底所在平面的方向上，所述壓力傳感器包括空腔區(qū)和環(huán)繞所述空腔區(qū)的邊緣區(qū)；

20、在所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)表面沉積絕緣層；

21、刻蝕所述空腔區(qū)的一部分所述絕緣層，形成多個絕緣設(shè)置的環(huán)形的第一凹槽；

22、在所述第一凹槽中，制備第一電極，以形成第一電極層；

23、刻蝕所述空腔區(qū)的另一部分所述絕緣層；

24、在所述導(dǎo)電襯底朝向所述第一電極層的一側(cè)表面沉積絕緣層；

25、刻蝕所述空腔區(qū)的一部分所述絕緣層，形成多個絕緣設(shè)置的環(huán)形的第二凹槽；沿所述導(dǎo)電襯底所在平面中的中心點(diǎn)指向所述邊緣區(qū)的方向上，所述第一凹槽和所述第二凹槽交替且間隔設(shè)置；

26、在所述第二凹槽中，制備第二電極，以形成第二電極層；

27、在所述第二電極層遠(yuǎn)離所述第一電極層的一側(cè)表面制備壓力應(yīng)變膜片；

28、沿所述壓力應(yīng)變膜片朝向所述導(dǎo)電襯底的方向上，刻蝕所述空腔區(qū)的部分所述壓力應(yīng)變膜片，形成貫穿所述壓力應(yīng)變膜片的刻蝕孔；

29、基于所述刻蝕孔刻蝕所述空腔區(qū)的所述絕緣層，并填補(bǔ)所述刻蝕孔。

30、在其中一個實(shí)施例中，還包括：

31、沿所述壓力應(yīng)變膜片朝向所述導(dǎo)電襯底的方向上，刻蝕所述邊緣區(qū)的部分所述壓力應(yīng)變膜片、以及所述絕緣層，形成貫穿所述壓力應(yīng)變膜片和所述絕緣層的貫穿孔；

32、在所述壓力應(yīng)變膜片遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)表面制備第一金屬焊盤，并在所述貫穿孔所在的所述絕緣層遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電襯底的一側(cè)表面制備第二金屬焊盤；所述第二金屬焊盤經(jīng)所述絕緣層所在的所述貫穿孔與所述導(dǎo)電襯底電連接。

33、上述本申請?zhí)峁┑膍ems電容式壓力傳感器及其制備方法中，mems電容式壓力傳感器包括導(dǎo)電襯底；沿導(dǎo)電襯底所在平面的方向上，壓力傳感器包括空腔區(qū)和環(huán)繞空腔區(qū)的邊緣區(qū)；第一電極層，形成于導(dǎo)電襯底的一側(cè)表面，且位于空腔區(qū)；第一電極層包括多個絕緣設(shè)置的環(huán)形第一電極；壓力應(yīng)變膜片，位于第一電極層遠(yuǎn)離導(dǎo)電襯底的一側(cè)；第二電極層，形成于壓力應(yīng)變膜片朝向第一電極層的一側(cè)，且位于空腔區(qū)；第二電極層包括多個絕緣設(shè)置的環(huán)形第二電極；絕緣層，形成于導(dǎo)電襯底和壓力應(yīng)變膜片之間，且位于邊緣區(qū)；沿導(dǎo)電襯底所在平面中的中心點(diǎn)指向邊緣區(qū)的方向上，第一電極和第二電極交替且間隔設(shè)置；可見，本申請通過設(shè)置多個環(huán)形第一電極和多個環(huán)形第二電極，在沿導(dǎo)電襯底所在平面的方向上交替設(shè)置，有利于增加基于導(dǎo)電襯底和第一電極組成的電容極板、以及基于壓力應(yīng)變膜片和第二電極組成的電容極板之間的有效面積，有利于增加壓力傳感器的整體靈敏度；且第一電極和第二電極在導(dǎo)電襯底所在平面的方向上間隔設(shè)置，有利于避免壓力施加在壓力應(yīng)變膜片的表面時，第一電極和第二電極誤接觸的情況，從而有利于提升電容式壓力傳感器的線性度，提升電容式傳感器的壓力檢測準(zhǔn)確度。

技術(shù)特征：

1.一種mems電容式壓力傳感器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的mems電容式壓力傳感器，其特征在于，

9.一種mems電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的mems電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種MEMS電容式壓力傳感器及其制備方法，涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域；壓力傳感器包括導(dǎo)電襯底；沿導(dǎo)電襯底所在平面方向上，壓力傳感器包括空腔區(qū)和環(huán)繞空腔區(qū)的邊緣區(qū)；第一電極層，形成于導(dǎo)電襯底的表面，位于空腔區(qū)；第一電極層包括多個絕緣設(shè)置的環(huán)形第一電極；壓力應(yīng)變膜片，位于第一電極層遠(yuǎn)離導(dǎo)電襯底的一側(cè)；第二電極層，形成于壓力應(yīng)變膜片朝向第一電極層的一側(cè)，位于空腔區(qū)；第二電極層包括多個絕緣設(shè)置的環(huán)形第二電極；絕緣層，形成于導(dǎo)電襯底和壓力應(yīng)變膜片之間，位于邊緣區(qū)；沿導(dǎo)電襯底所在平面中的中心點(diǎn)指向邊緣區(qū)的方向上，第一電極和第二電極交替且間隔設(shè)置；有利于避免壓力傳感器使用時第一電極和第二電極誤接觸的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳小瓦,徐振恒,呂前程,董飛龍,趙雅茜,張偉勛,孫鐵鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30