[发明专利]具有应力结构的MEMS薄膜

说明书

本公开的实施例涉及具有应力结构的MEMS薄膜。盲孔被形成在半导体基底的底表面中，以限定从基底框架悬置的薄膜。该薄膜具有顶侧表面和底侧表面。应力结构被安装到薄膜的顶侧表面或底侧表面中的一个表面。应力结构引起薄膜弯曲，该弯曲限定薄膜的正常状态。压电电阻器由薄膜支撑。响应于施加的压力，薄膜被弯曲远离正常状态，并且压电电阻器的电阻变化是施加的压力的指示。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年1月15日提交的美国临时申请专利No.62/961,510的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及微型传感器，并且特别地涉及微机电系统(MEMS)压力传感器。

背景技术

存在许多需要感测压力的应用。本领域已知使用悬置膜作为压力传感器。然而，这种传感器在灵敏度和范围方面的性能并不是最佳的。本领域存在对具有经改善的灵敏度和范围的压力传感器的需要，尤其是对微机电系统(MEMS)类型的一种压力传感器的需要。

发明内容

在一个实施例中，传感器包括：半导体基底，具有顶表面和底表面，并且在底表面中包括盲孔，盲孔从基底框架限定了悬置的薄膜，其中薄膜具有顶侧表面和底侧表面；应力结构，被安装到薄膜的顶侧表面或底侧表面中的一者，以引起薄膜的弯曲，这限定针对薄膜的正常状态；以及多个压电电阻器，由薄膜支撑。

在一个实施例中，压力传感器包括：半导体框架，围绕开口；半导体膜，在开口上方从半导体框架悬置；多个压电电阻器，由半导体膜支撑；以及应力结构，安装在半导体膜的顶侧表面并且被配置为引起半导体膜弯曲以产生凸的底侧表面，这限定针对半导体膜的正常状态；其中半导体膜通过在远离施加的压力的方向上从正常状态变形，来响应在凸的底侧表面处的施加的压力；其中多个压电电阻器的电阻响应于半导体膜的变形而变化。

在一个实施例中，压力传感器包括：半导体框架，围绕开口；半导体膜，在开口上方从半导体框架悬置；多个压电电阻器，由半导体膜支撑；以及应力结构，安装在半导体膜的底侧表面并且被配置为引起半导体膜弯曲以产生凸的顶侧表面，这限定半导体膜的正常状态；其中半导体膜通过在远离施加的压力的方向上从正常状态变形，来响应在凸的顶侧表面处的施加的压力；其中多个压电电阻器的电阻响应于半导体膜的变形而变化。

附图说明

为了更好地理解实施例，现在仅通过示例的方式参考附图，其中：

图1至图3示出了用于形成微机电系统(MEMS)压力传感器的过程的步骤；

图4至图5图示了图3的传感器对压力的施加的响应；

图6至图10B示出了用于形成微机电系统(MEMS)压力传感器的过程的步骤；

图11A和图11B分别图示了图10A和图10B的传感器对压力的施加的响应；以及

图12A至图12C是示出了用于传感器的在桥电路配置中具有压电电阻器的应力结构的示例布局的平面图。

具体实现方式