[实用新型]一种MEMS结构

说明书

本申请公开了MEMS结构。所述MEMS结构包括：位于半导体衬底中的空腔；位于所述空腔上的敏感膜片；以及位于所述敏感膜片中的多个敏感电阻；其中，所述敏感膜片包括岛状部以及围绕所述岛状部的连接部，所述岛状部的厚度大于所述连接部的厚度，并且所述多个敏感电阻位于所述连接部。该结构采用不均匀厚度的敏感膜片，使得压力集中于连接部以提高灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及微电子领域，更具体地，涉及MEMS结构及其制造方法。

背景技术

MEMS器件是在微电子技术基础上发展起来的采用微加工工艺制作的微电子机械器件，已经广泛地用作传感器和执行器。例如，MEMS器件可以是压力传感器、加速度计、陀螺仪、硅电容麦克风。

压力传感器例如包括组装在一起的传感器芯片和电路芯片。其中，在传感器芯片中形成MEMS结构，在电路芯片中形成检测电路。然后通过芯片键合技术，把传感器芯片和电路芯片键合在一起，从而形成MEMS组件。

根据检测元件和方法的不同，压力传感器可以分为多种不同的类型，包括压阻式、电容式、谐振式等。压阻式压力传感器出现于上世纪60年代。与其他类型的压力传感器相比，压阻式压力传感器的优势明显，例如具有灵敏度高、响应熟读快、可靠性高、功耗低、微型等一系列优点。随着技术的进步，采用MEMS结构的压阻式压力传感器的技术日趋成熟，已经实现了生产的批量化和低成本化。

现有的压阻式压力传感器主要是利用体硅技术微机械加工而成，包括位于空腔上方的敏感膜片、位于敏感膜片上的压敏电阻、以及检测电路。敏感膜片的形状例如是方形、或者圆形，检测电路例如通过包含压敏电阻的惠斯通电桥检测外部压力变化。

压力传感器的主要性能参数是灵敏度和线性度。在传统的压力传感器中，敏感膜片为周边固定的平整膜片。采用减薄敏感膜片厚度的方法来提高其灵敏度。然而，在减薄敏感膜片时，敏感膜片的表面应力将导致非线性严重增大。因此，平面结构的敏感膜片主要用于中高量程的压力传感器，不适合于制造小量程的压力传感器。结果，压力传感器的尺寸难以减小。

因此，期望进一步改进用于压力传感器的MEMS结构，从而可以在小型化的同时提高灵敏度和线性度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供MEMS结构及其制造方法，其中采用不均匀厚度的敏感膜片，将压力集中于连接部以提高灵敏度。

本实用新型提供一种MEMS结构，包括：

位于半导体衬底中的空腔；

位于空腔上的敏感膜片；以及

位于敏感膜片中的多个敏感电阻；

其中，敏感膜片包括岛状部以及围绕岛状部的连接部，岛状部的厚度大于连接部的厚度，并且多个敏感电阻位于连接部。

优选地，还包括围绕空腔的阱区。

优选地，敏感膜片包括：

形成敏感膜片的岛状部框架的第三掺杂区；

形成敏感膜片的连接部框架的第五掺杂区；以及

位于第三掺杂区和第五掺杂区上的外延层，

其中，第三掺杂区和第五掺杂区形成网格图案，外延层覆盖第三掺杂区和第五掺杂区，并且填充网格图案的网孔以封闭空腔。

优选地，第五掺杂区围绕第三掺杂区。

优选地，多个敏感电阻为外延层中的掺杂区。

优选地，还包括：

位于外延层上的层间介质层；以及

穿过层间介质层到达多个敏感电阻的互连。