[實(shí)用新型]一種差分電容式MEMS壓力傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520363881.3
• 申請(qǐng)日: 2015-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204964093U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭國(guó)光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歌爾聲學(xué)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01L9/12
• 分類號(hào): G01L9/12;G01L19/04
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 馬佑平;王昭智

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種差分電容式的MEMS壓力傳感器。

背景技術(shù)

現(xiàn)行的技術(shù)方案中，MEMS壓力傳感器主要有電容式和壓阻式兩種，其中，電容式MEMS壓力傳感器包括壓力敏感膜、襯底和觸點(diǎn)。壓力敏感膜與襯底形成密封的真空腔，壓力敏感膜形成的電容極板會(huì)對(duì)外界的壓力變化做出反應(yīng)；當(dāng)外界的氣壓變化時(shí)，處在真空腔上方的壓力敏感膜會(huì)發(fā)生彎曲，從而壓力敏感膜與襯底形成的電容值會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而由ASIC電路讀出該電容的變化，來(lái)表征外界的壓力變化。

上述電容式MEMS壓力傳感器是通過(guò)單個(gè)電容來(lái)檢測(cè)外界壓力變化的，一般來(lái)說(shuō)，外界氣壓變化所引起的電容變化量都是很小的，采用單個(gè)電容進(jìn)行檢測(cè)的誤差很大。另外，除了外界的壓力變化會(huì)引起電容變化外，其它干擾信號(hào)也會(huì)引起電容的變化，如應(yīng)力、溫度及其它的共模信號(hào)，都會(huì)影響電容的變化值，這些有害的信號(hào)不會(huì)加以衰減或?yàn)V除，而是隨壓力信號(hào)一并輸出,進(jìn)而影響壓力檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種差分電容式MEMS壓力傳感器的新技術(shù)方案。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種差分電容式MEMS壓力傳感器，包括：

敏感結(jié)構(gòu)層，包括位于中部的公共敏感部，以及位于公共敏感部邊緣的公共支撐部，所述公共敏感部連接在公共支撐部的側(cè)壁上，且公共支撐部的厚度大于公共敏感部的厚度，使得敏感結(jié)構(gòu)層的截面整體呈啞鈴型；

上固定電極結(jié)構(gòu)層，包括懸置在公共敏感部上方、并與公共敏感部組成電容結(jié)構(gòu)的上固定電極，所述上固定電極上設(shè)置有腐蝕孔；

下固定電極結(jié)構(gòu)層，與上固定電極結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)一致，二者沿著敏感結(jié)構(gòu)層上下對(duì)稱，所述下固定電極結(jié)構(gòu)層包括懸置在公共敏感部下方、并與公共敏感部組成電容結(jié)構(gòu)的下固定電極；所述下固定電極上設(shè)置有腐蝕孔；

用于支撐的襯底，所述襯底與公共敏感部之間形成了真空腔。

優(yōu)選地，所述公共支撐部上與公共敏感部連接的位置具有過(guò)渡的公共斜面，該公共斜面包括位于公共支撐部上表面的第一斜面，以及位于公共支撐部下表面的第二斜面。

優(yōu)選地，所述上固定電極結(jié)構(gòu)層包括連接上固定電極邊緣的上固定電極支撐部，所述上固定電極支撐部通過(guò)絕緣層與公共支撐部的上表面連接；

所述下固定電極結(jié)構(gòu)層包括連接下固定電極邊緣的下固定電極支撐部，所述下固定電極支撐部與通過(guò)絕緣層與公共支撐部的上表面連接。

優(yōu)選地，所述上固定電極結(jié)構(gòu)層還包括呈傾斜狀的上固定電極連接部，所述上固定電極通過(guò)上固定電極連接部與上固定電極支撐部連接，且所述上固定電極連接部位于第一斜面的上方，且與第一斜面具有相同的斜度；

所述下固定電極結(jié)構(gòu)層還包括呈傾斜狀的下固定電極連接部，所述下固定電極通過(guò)下固定電極連接部與下固定電極支撐部連接，且所述下固定電極連接部位于第二斜面的下方，且與第二斜面具有相同的斜度。

優(yōu)選地，所述上固定電極連接部與第一斜面之間、所述下固定電極連接部與第二斜面之間分別設(shè)有絕緣層。

優(yōu)選地，所述下固定電極支撐部上設(shè)置有導(dǎo)電部，該導(dǎo)電部貫穿絕緣層、公共支撐部與上固定電極支撐部連接在一起，并在上固定電極支撐部上隔離形成下固定電極的第一導(dǎo)電觸點(diǎn)；

在所述公共支撐部上設(shè)置有導(dǎo)電部，該導(dǎo)電部貫穿絕緣層與上固定電極支撐部連接在一起，并在上固定電極支撐部上隔離形成公共敏感部的第二導(dǎo)電觸點(diǎn)；

在所述上固定電極支撐部上還設(shè)置有上固定電極的第三導(dǎo)電觸點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述襯底通過(guò)絕緣層連接在下固定電極結(jié)構(gòu)層的下固定電極支撐部上。

優(yōu)選地，所述襯底通過(guò)絕緣層連接在敏感結(jié)構(gòu)層的公共支撐部上，所述下固定電極結(jié)構(gòu)層懸置在真空腔內(nèi)。

本實(shí)用新型的MEMS壓力傳感器，上固定電極、公共敏感部、下固定電極構(gòu)成了差分電容結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了芯片對(duì)共模信號(hào)的抑制，提高了輸出信號(hào)的信噪比；同時(shí)，本實(shí)用新型公共支撐部的厚度大于公共敏感部的厚度，使得敏感結(jié)構(gòu)層的截面整體呈啞鈴型，這就使得外圍的公共支撐部可以屏蔽溫度和應(yīng)力所引起的應(yīng)變，從而大大降低了由于溫度和應(yīng)力變化所傳遞到公共敏感部上的應(yīng)變，提高了芯片的溫度穩(wěn)定性和應(yīng)力穩(wěn)定性。