本发明专利技术涉及气体压力传感器领域，公开了MEMS压阻式压力传感器，包括硅衬底、压阻桥组件、硅压力敏感膜组件、PMOS管组件、金属焊盘、硅压阻组件，所述压阻桥组件与硅压阻组件串联连接，所述压阻桥组件设置在硅压力敏感膜组件上，所述PMOS管组件设置在芯片边框内，所述压阻桥组件的两端分别连接有供电金属环与接地金属环。通过在圆形敏感膜上可排布多组压阻以提高传感器的敏感度。另一方面，在MEMS芯片上通过PMOS管将压阻输出的电压信号直接转换为电流信号，通过电流信号可叠加的特性将多组压阻输出信号叠加，因此，传感器在低压力输入的情况下可达到较高信号输出的水平，且通过增加电阻桥和PMOS组合的办法以叠加方式达到所需求的输出幅值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，具体为mems压阻式压力传感器。
技术介绍
1、现有的压阻式压力传感器中压力敏感膜多为正方形或长方形，且压阻数量大多为四个，排布为惠斯通电桥结构。此种设计对于压力敏感膜表面空间的利用率较低，因为惠斯通电桥的输出信号为电压差的形式，而电压信号不可叠加。另一方面，方形压力敏感膜在受力后表面应力分布较为复杂，适合放置压阻的位置不多。因此传统的压阻式压力传感器对于单个压阻位置的精确度与压力电阻变化的均匀性有着很高要求，但是现今的硅晶圆处理水平尚未达到压阻位置的完全精确，因此带来的输出偏差比较明显。而且现有的压阻式压力传感器输出多为差分型电压信号，幅值只能达到百毫伏级，此信号幅度需要通过后端放大器进行放大才可被信号处理设备读取。但是在信号放大的过程中噪音也被以相同倍数放大，考虑到运算放大器的闭环增益为50v/v以上，运算放大器中第一级、第二级的噪音被多级放大后信号输出信噪比被降低。因此传感器输出信号的信噪比在后端信号处理的过程中劣化。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了mems压阻式压力传感器，解决了现有的压阻式压力传感器输出多为差分型电压信号，幅值只能达到百毫伏级，此信号幅度需要通过后端放大器进行放大才可被信号处理设备读取。但是在信号放大的过程中噪音也被以相同倍数放大，考虑到运算放大器的闭环增益为50v/v以上，运算放大器中第一级、第二级的噪音被多级放大后信号输出信噪比被降低。因此传感器输出信号的信噪比在后端信号处理的过程中劣化的问题。
>2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：mems压阻式压力传感器，包括硅衬底、压阻桥组件、硅压力敏感膜组件、pmos管组件、金属焊盘、硅压阻组件、硅腔体、杠杆硅岛组件，所述压阻桥组件与硅压阻组件串联连接，所述压阻桥组件设置在硅压力敏感膜组件上，所述pmos管组件设置在芯片边框内，所述压阻桥组件的两端分别连接有供电金属环与接地金属环。3、优选的，压阻桥组件包括压阻桥一、压阻桥二、压阻桥三、压阻桥四、压阻桥五、压阻桥六、压阻桥七与压阻桥八；
4、pmos管组件包括pmos管一、pmos管二、pmos管三、pmos管四、pmos管五、pmos管六、pmos管七、pmos管八与单个pmos管；
5、所述压阻桥一的两个压阻连接点连接到pmos管一的栅极，所述压阻桥二的两个压阻连接点连接到pmos管二的栅极，所述压阻桥三的两个压阻连接点连接到pmos管三的栅极，所述压阻桥四的两个压阻连接点连接到pmos管四的栅极，所述pmos管一、pmos管二、pmos管三与pmos管四的源极s均连接在供电金属环上，所述pmos管一、pmos管二、pmos管三与pmos管四的漏极d均连接在输出金属环上，所述压阻桥一、压阻桥二、压阻桥三与压阻桥四分别对应设置有两个硅压阻一、硅压阻二、硅压阻三与硅压阻四。
6、优选的，硅压力敏感膜组件包括第一硅压力敏感膜与第二硅压力敏感膜，所述第一硅压力敏感膜和第二硅压力敏感膜与中心硅岛均为圆形，所述中心硅岛与第一硅压力敏感膜、第二硅压力敏感膜为同圆心且位于传感器芯片中心，所述第一硅压力敏感膜和第二硅压力敏感膜的外圈均连接在压力传感器外框上，所述第一硅压力敏感膜和第二硅压力敏感膜的内圈均连接在中心硅岛上。
7、优选的，所述压阻桥一、压阻桥二、压阻桥三、压阻桥四、压阻桥五、压阻桥六、压阻桥七与压阻桥八的两端分别连接在供电金属环与接地金属环上，所述压阻桥一、压阻桥二、压阻桥三与压阻桥四分别设置在第一硅压力敏感膜上，所述压阻桥五、压阻桥六、压阻桥七与压阻桥八分别设置在第二硅压力敏感膜上，所述压阻桥一、压阻桥二、压阻桥三、压阻桥四、压阻桥五、压阻桥六、压阻桥七与压阻桥八的输出电压分别对应连接在pmos管一、pmos管二、pmos管三、pmos管四、pmos管五、pmos管六、pmos管七与pmos管八的栅极上。
8、优选的，杠杆硅岛组件包括杠杆硅岛一；所述杠杆硅岛一、杠杆硅岛二、杠杆硅岛三与杠杆硅岛四分别设置在压阻桥一、压阻桥二、压阻桥三与压阻桥四之间。
9、优选的，所述压阻桥pmos管模块设置有若干组，且若干组所述压阻桥pmos管模块以硅压力敏感膜的圆心为中心任意排列，每组所述压阻桥pmos管模块均串联有两个压敏电阻，每组所述压阻桥pmos管模块的两端分别连接在供电金属环与接地金属环上。
10、优选的，单个pmos管包括金属连接线一、p型磷注入区域、金属连接线二与栅极氧化层。
11、优选的，所述金属焊盘分别连接在供电金属环、接地金属环与输出金属环上，所述供电金属环、接地金属环、输出金属环为同心圆形。
12、优选的，所述芯片的背面设置有背面开腔，所述背面开腔上设置有第一硅岛、腔体一、第二硅岛与腔体二。
13、本专利技术提供了mems压阻式压力传感器。具备以下有益效果：
14、1、本专利技术通过在圆形敏感膜上可排布多组压阻以提高传感器的敏感度。另一方面，在mems芯片上通过pmos管将压阻输出的电压信号直接转换为电流信号，通过电流信号可叠加的特性将多组压阻输出信号叠加，因此，传感器在低压力输入的情况下可达到较高信号输出的水平；且通过增加电阻桥和pmos组合的办法以叠加方式达到所需求的输出幅值，提高了信号幅值降低了放大电路间的噪音幅值从而提高了信噪比且简化了处理电路，每路信号仅使用一个场效应管进行电压－电流转换，电路底噪得以大幅降低。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，包括硅衬底(100)、压阻桥组件(101)、硅压力敏感膜组件(102)、PMOS管组件(104)、金属焊盘(108)、硅压阻组件(200)、硅腔体(202)、杠杆硅岛组件(5)，所述压阻桥组件(101)与硅压阻组件(200)串联连接，所述压阻桥组件(101)设置在硅压力敏感膜组件(102)上，所述PMOS管组件(104)设置在芯片边框内，所述压阻桥组件(101)的两端分别连接有供电金属环(105)与接地金属环(106)。
2.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，所述压阻桥一(1011)、压阻桥二(1012)、压阻桥三(1013)、压阻桥四(1014)、压阻桥五(1015)、压阻桥六(1016)、压阻桥七(1017)与压阻桥八(1018)的两端分别连接在供电金属环(105)与接地金属环(106)上，所述压阻桥一(1011)、压阻桥二(1012)、压阻桥三(1013)与压阻桥四(1014)分别设置在第一硅压力敏感膜(1021)上，所述压阻桥五(1015)、压阻桥六(1016)、压阻桥七(1017)与压阻桥八(1018)分别设置在第二硅压力敏感膜(1022)上，所述压阻桥一(1011)、压阻桥二(1012)、压阻桥三(1013)、压阻桥四(1014)、压阻桥五(1015)、压阻桥六(1016)、压阻桥七(1017)与压阻桥八(1018)的输出电压分别对应连接在PMOS管一(1041)、PMOS管二(1042)、PMOS管三(1043)、PMOS管四(1044)、PMOS管五(1045)、PMOS管六(1046)、PMOS管七(1047)与PMOS管八(1048)的栅极上。
5.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，所述压阻桥PMOS管模块(4)设置有若干组，且若干组所述压阻桥PMOS管模块(4)以硅压力敏感膜(102)的圆心为中心任意排列，每组所述压阻桥PMOS管模块(4)均串联有两个压敏电阻，每组所述压阻桥PMOS管模块(4)的两端分别连接在供电金属环(105)与接地金属环(106)上。
7.根据权利要求2所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，所述金属焊盘(108)分别连接在供电金属环(105)、接地金属环(106)与输出金属环(107)上，所述供电金属环(105)、接地金属环(106)、输出金属环(107)为同心圆形。
9.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，所述芯片的背面设置有背面开腔(6)，所述背面开腔(6)上设置有第一硅岛(7)、腔体一(8)、第二硅岛(9)与腔体二(10)。
...
【技术特征摘要】
1.mems压阻式压力传感器，其特征在于，包括硅衬底(100)、压阻桥组件(101)、硅压力敏感膜组件(102)、pmos管组件(104)、金属焊盘(108)、硅压阻组件(200)、硅腔体(202)、杠杆硅岛组件(5)，所述压阻桥组件(101)与硅压阻组件(200)串联连接，所述压阻桥组件(101)设置在硅压力敏感膜组件(102)上，所述pmos管组件(104)设置在芯片边框内，所述压阻桥组件(101)的两端分别连接有供电金属环(105)与接地金属环(106)。
2.根据权利要求1所述的mems压阻式压力传感器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的mems压阻式压力传感器，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的mems压阻式压力传感器，其特征在于，所述压阻桥一(1011)、压阻桥二(1012)、压阻桥三(1013)、压阻桥四(1014)、压阻桥五(1015)、压阻桥六(1016)、压阻桥七(1017)与压阻桥八(1018)的两端分别连接在供电金属环(105)与接地金属环(106)上，所述压阻桥一(1011)、压阻桥二(1012)、压阻桥三(1013)与压阻桥四(1014)分别设置在第一硅压力敏感膜(1021)上，所述压阻桥五(1015)、压阻桥六(1016)、压阻桥七(1017)与压阻桥八(1018)分别设置在第二硅压力敏感膜(1022)上，所述压阻桥一(1011)、压阻桥二(1012)、压阻桥三(1013)、压阻桥四(1014)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国鑫，陈涛，印青，张光华，
申请(专利权)人：苏州锐光科技有限公司，
类型：发明
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。