本实用新型专利技术公开了一种MEMS压力传感器包括沿第一方向依次层叠设置的支撑层、绝缘层、N型器件层和P型浓掺杂层；其中，第一方向为支撑层垂直指向P型浓掺杂层的方向；排列在第一平面上的四个条状凸起，沿第一方向，每个条状凸起均包括P型浓掺杂层，第一平面为垂直于第一方向的平面；多个电极，各电极用于各条状凸起接入电信号和输出电信号；各电极和各条状凸起构成惠斯通电桥；支撑层设置有第一腔体，第一腔体与惠斯通电桥之间设置有应变薄膜层。该结构以实现提高压力传感器的灵敏度和稳定性，并减小压力传感器的尺寸。减小压力传感器的尺寸。减小压力传感器的尺寸。
【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压力传感器
[0001]本技术实施例涉及传感器
，尤其涉及一种MEMS压力传感器。
技术介绍
[0002]压力传感器广泛应用于国防军工、汽车电子、石油化工、航空航天、医疗器械及消费电子等众多行业。占整个传感器市场的三分之一。按照工作原理不同，压力传感器可分为压阻式、电容式、压电式、声表面波式、霍尔效应式等等。其中，基于MEMS技术制作的压阻式压力传感器以其高灵敏度、低成本得到广泛应用。
[0003]传统的MEMS压阻式压力传感器中的压敏电阻是在N型轻掺杂器件层制作出一定区域的P型轻掺杂区作为压阻条，在P型轻掺杂区的欧姆接触位置再制作出P型浓掺杂区，欧姆接触孔形成于P型浓掺杂区，实现金属互联层与惠斯通电桥的欧姆接触。此种传统方法所形成的P型轻掺杂区和P型浓掺杂区是嵌入N型轻掺杂器件层的，这种PN结结构由于寄生参数和表面缺陷较多，导致击穿电压较低，漏电流大，在长期使用时压力传感器的测量稳定性会产生问题。另外，这种结构难以将压敏电阻条宽做得很小，为保证惠斯通电桥桥臂一定的阻值，只能用P型轻掺杂形成桥臂电阻，这将导致传感器灵敏度温漂较大。再者对于传统嵌入式压敏电阻，应变薄膜受力变形时，应力并不能很好地集中于压敏电阻本身，导致传感器灵敏度较低。最后，传统嵌入式PN结结构需至少3层光罩，成本较高。
技术实现思路
[0004]本技术提供一种MEMS压力传感器，以实现提高压力传感器的灵敏度和稳定性，并减小压力传感器的尺寸。
[0005]为实现上述目的，本技术实施例提出了一种MEMS压力传感器，包括：
[0006]沿第一方向依次层叠设置的支撑层、绝缘层、N型器件层和P型浓掺杂层；其中，所述第一方向为所述支撑层垂直指向所述P型浓掺杂层的方向；
[0007]排列在第一平面上的四个条状凸起，沿所述第一方向，每个所述条状凸起均至少包括所述P型浓掺杂层，所述第一平面为垂直于所述第一方向的平面；
[0008]多个电极，各所述电极用于各所述条状凸起接入输入电信号和输出电信号；各所述电极和各所述条状凸起构成惠斯通电桥；
[0009]所述支撑层设置有第一腔体，所述第一腔体与所述惠斯通电桥之间设置有应变薄膜层。
[0010]具体地，所述第一腔体位于所述支撑层背离所述绝缘层一侧的表面，所述第一腔体为开放腔体；
[0011]或者，所述第一腔体位于所述支撑层近邻所述绝缘层一侧的表面，所述第一腔体为真空密闭腔体。
[0012]具体地，沿所述第一方向，各所述条状凸起还包括：P型轻掺杂层，所述P型轻掺杂层位于所述N型器件层和所述P型浓掺杂层之间。
[0013]具体地，各所述条状凸起均包括压敏电阻部和两个导线部；所述压敏电阻部的两端分别与一个所述导线部连接；其中，沿所述第一方向反方向，所述压敏电阻部线宽小于所述导线部线宽。
[0014]具体地，所述四个条状凸起平行排列，依次包括第一条状凸起、第二条状凸起、第三条状凸起和第四条状凸起；各所述条状凸起均包括第一导线部和第二导线部，所述第一导线部和所述第二导线部对称设置，所述第一导线部和所述第二导线部均相对于对称轴偏移预设距离，用于连接所述压敏电阻部。
[0015]具体地，所述第一条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第一条状凸起远离所述第二条状凸起的一侧；所述第二条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第二条状凸起远离所述第一条状凸起的一侧；所述第三条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第三条状凸起远离所述第四条状凸起的一侧；所述第四条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第四条状凸起远离所述第三条状凸起的一侧。
[0016]具体地，所述压敏电阻部包括一条压敏电阻；各所述条状凸起中的所述压敏电阻的形状为U字形、V字形或由多个V字形或U字形组成的级联形状中其中的一种，所述压敏电阻的排列的形状均以所述对称轴为中轴成轴对称分布。
[0017]具体地，各所述条状凸起中的所述压敏电阻的形状均相同。
[0018]具体地，所述压敏电阻部包括多个条形压敏电阻和用于串联多个条形压敏电阻的第三导线部；所述条形压敏电阻线宽小于所述第三导线部线宽；多个所述条形压敏电阻均平行于所述对称轴，且以所述对称轴为中轴对称分布，多个所述第三导线部均垂直于所述对称轴。
[0019]具体地，四个所述条状凸起平行排列，依次包括第一条状凸起、第二条状凸起、第三条状凸起和第四条状凸起；多个所述电极包括：第一输入电极、第二输入电极、第一输出电极、第二输出电极、第一接地电极和第二接地电极；
[0020]所述第一条状凸起的一端与所述第一输入电极连接，另一端与所述第一输出电极连接；所述第二条状凸起的一端与所述第一输出电极连接，另一端与所述第一接地电极连接；所述第三条状凸起的一端与所述第二输入电极连接，另一端与所述第二输出电极连接；所述第四条状凸起的一端与所述第二输出电极连接，另一端与所述第二接地电极连接。
[0021]具体地，所述第一输入电极、所述第二输入电极、所述第一输出电极、所述第二输出电极、所述第一接地电极和所述第二接地电极均为金属电极。
[0022]具体地，所述第一输入电极、所述第二输入电极、所述第一输出电极、所述第二输出电极、所述第一接地电极和所述第二接地电极均与所述第一条状凸起、所述第二条状凸起、所述第三条状凸起和所述第四条状凸起为同层设置。
[0023]具体地，排列在所述第一平面上的四个条状凸起区域、第一输入电极区域、第一输出电极区域、第二输出电极区域、第二输入电极区域、第一接地电极区域和第二接地电极区域，各所述电极区域之间使用沟槽隔离开。
[0024]具体地，沿所述第一方向反方向，所述沟槽的底面至少接触所述N型器件层背离所述绝缘层的一侧表面。
[0025]具体地，所述支撑层为硅层、所述绝缘层为二氧化硅层、所述N型器件层为低掺杂N型硅层、所述P型浓掺杂层为P型浓掺杂硅层，所述P型轻掺杂层为P型轻掺杂硅层。
[0026]根据本技术实施例提出的MEMS压力传感器包括沿第一方向依次层叠设置的支撑层、绝缘层、N型器件层和P型浓掺杂层；其中，第一方向为支撑层垂直指向P型浓掺杂层的方向；排列在第一平面上的四个条状凸起，沿第一方向，每个条状凸起均包括P型浓掺杂层，第一平面为垂直于第一方向的平面；多个电极，各电极用于各条状凸起接入电信号和输出电信号；各电极和各条状凸起构成惠斯通电桥；支撑层设置有第一腔体，第一腔体与惠斯通电桥之间设置有应变薄膜层。从而，通过设置四个条状凸起，使得应变薄膜层受到压力时，对于应变薄膜层的边缘和中心位置，应力最大，应力更加集中于凸起条状压敏电阻的表面，灵敏度高、线性度好。另外，浓掺层与衬底之间的寄生参数更小，与衬底之间更接近于理想的PN结，因此有更高的击穿电压、更低的漏电流，进而拥有更高的可靠性和长期稳定性。由于条状凸起表面掺杂浓度较高，器件可以实现更低的灵敏度温漂。该MEMS压力传感器结构简单，压敏电阻条的制备过程只需1次光罩，工艺成本低，可批量化生产。另外本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种MEMS压力传感器，其特征在于，包括：沿第一方向依次层叠设置的支撑层、绝缘层、N型器件层和P型浓掺杂层；其中，所述第一方向为所述支撑层垂直指向所述P型浓掺杂层的方向；排列在第一平面上的四个条状凸起，沿所述第一方向，每个所述条状凸起均至少包括所述P型浓掺杂层，所述第一平面为垂直于所述第一方向的平面；多个电极，各所述电极用于各所述条状凸起接入输入电信号和输出电信号；各所述电极和各所述条状凸起构成惠斯通电桥；所述支撑层设置有第一腔体，所述第一腔体与所述惠斯通电桥之间设置有应变薄膜层。2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述第一腔体位于所述支撑层背离所述绝缘层一侧的表面，所述第一腔体为开放腔体；或者，所述第一腔体位于所述支撑层近邻所述绝缘层一侧的表面，所述第一腔体为真空密封腔体。3.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，沿所述第一方向，各所述条状凸起还包括：P型轻掺杂层，所述P型轻掺杂层位于所述N型器件层和所述P型浓掺杂层之间。4.根据权利要求1或3所述的MEMS压力传感器，其特征在于，各所述条状凸起均包括压敏电阻部和两个导线部；所述压敏电阻部的两端分别与一个所述导线部连接；其中，所述压敏电阻部线宽小于所述导线部线宽。5.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述四个条状凸起平行排列，依次包括第一条状凸起、第二条状凸起、第三条状凸起和第四条状凸起；各所述条状凸起均包括第一导线部和第二导线部，所述第一导线部和所述第二导线部对称设置，所述第一导线部和所述第二导线部均相对于对称轴偏移预设距离，用于连接所述压敏电阻部。6.根据权利要求5所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述第一条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第一条状凸起远离所述第二条状凸起的一侧；所述第二条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第二条状凸起远离所述第一条状凸起的一侧；所述第三条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第三条状凸起远离所述第四条状凸起的一侧；所述第四条状凸起中的所述压敏电阻部外突于所述第四条状凸起远离所述第三条状凸起的一侧。7.根据权利要求6所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述压敏电阻部包括一条压敏电阻；各所述条状凸起中的所述压敏电阻排列形状为U字形、V字形或由多个V字形或U字形组成的级联形状中其中的一种，所述压敏电阻的排列的形状均以所述对称轴为中轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：马清杰，李静，
申请(专利权)人：苏州跃芯微传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。