[發明專利]膜片上FBAR結構的微壓力傳感器

有效

• 申請號: 201510055865.2
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104614099B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 高楊;尹汐漾;何婉婧;韓賓;李君儒;蔡洵;趙俊武;趙坤麗
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: G01L1/10
• 分類號: G01L1/10
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙)51211
• 代理人: 蔣斯琪

1.膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：包括力敏結構、檢測元件和復合薄膜，復合薄膜用于連接力敏結構和檢測元件，力敏結構位于復合薄膜的下方，檢測元件位于復合薄膜的上方；力敏結構包括Si基座和空腔；Si基座沿復合薄膜底部的邊沿區域一圈設置，Si基座圍繞的中空部分與復合薄膜之間形成為空腔，空腔的頂面對應的復合薄膜為彈性膜片區域；檢測元件包括FBAR、引線和焊盤，FBAR通過引線與焊盤連接；所述復合薄膜包括SiO₂層和Si₃N₄層，SiO₂層與Si基座連接，Si₃N₄層位于SiO₂層上面；

所述FBAR包括有壓電振蕩堆，壓電振蕩堆位于空腔上面對應的彈性膜片區域上面，彈性膜片區域為復合薄膜的應力集中部分；壓電振蕩堆由下到上依次包括底電極、壓電層、頂電極，底電極緊貼設置于彈性膜片區域上面，壓電層底面的一部分緊貼底電極上面，壓電層底面的另一部分向彈性膜片區域中心方向包覆底電極側面并延伸至緊貼彈性膜片區域上面，頂電極底面的一部分緊貼壓電層的上面，頂電極底面的另一部分向彈性膜片區域中心方向包覆壓電層側面并延伸至彈性膜片區域上面。

2.根據權利要求1所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述FBAR的壓電振蕩堆的數量≥1。

3.根據權利要求1所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述引線包括底電極引線與頂電極引線，焊盤包括底電極焊盤與頂電極焊盤，FBAR的底電極通過底電極引線與底電極焊盤連接，FBAR的頂電極通過頂電極引線與頂電極焊盤連接。

4.根據權利要求3所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述底電極焊盤、頂電極焊盤均設置于Si基座對應支撐的復合薄膜上面。

5.根據權利要求1所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述檢測元件通過三次沉積和圖形化工藝形成，具體為：第一次，底電極、底電極引線及底電極焊盤在底電極層進行沉積和圖形化時形成；第二次，壓電層在壓電層進行沉積和圖形化時形成；第三次，頂電極、頂電極引線及頂電極焊盤在頂電極層進行沉積和圖形化時形成。

6.根據權利要求2所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述彈性膜片區域的形狀為圓形。

7.根據權利要求1所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述空腔是通過硅襯底背面一次刻蝕形成的，具體刻蝕過程為：首先，對硅襯底背面圖形化形成刻蝕窗口；然后，通過刻蝕窗口一次背面刻蝕就確定空腔的高度與形狀；空腔的形狀為圓柱體。

8.根據權利要求7所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述空腔的頂面還用于形成FBAR的聲波反射界面。

9.根據權利要求1所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述復合薄膜中的SiO₂層具有正溫度系數，通過CVD工藝制備；所述FBAR的壓電層具有負溫度系數；復合薄膜的彈性膜片區域的SiO₂層與FBAR的壓電層復合，進行溫度補償，用于提高FBAR的溫度穩定性。

10.根據權利要求1所述的膜片上FBAR結構的微壓力傳感器，其特征在于：所述復合薄膜中的SiO₂層作為硅襯底背面刻蝕的自停止層。