[發明專利]一種MEMS壓力敏感芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 201010102073.3
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101776501A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 王樹娟;周剛;陳曉亮;陳會林;郭玉剛
• 申請（專利權）人: 無錫市納微電子有限公司
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06;B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧吉云

(一)技術領域

本發明涉及微電子機械系統(MEMS)壓力敏感芯片領域，具體為一種MEMS 壓力敏感芯片，本發明還涉及該芯片的制作方法。

(二)背景技術

基于微電子機械系統(MEMS)的微機械敏感器件以其體積小、成本低、結 構簡單、可與處理電路集成等優點得到廣泛應用和迅速發展。

壓力敏感芯片作為壓力傳感器的核心器件，是微電子機械系統(MEMS)中 最早的商業產品，壓阻式敏感芯片由于具有輸出信號大、信號處理簡單等優點 得到了越來越廣泛的應用，其對大氣壓力的檢測有很多重要的應用，如預測天 氣變化、測量高度等。對于檢測大氣壓力的壓力敏感器件，工作壓力范圍在 100kPa左右，屬于絕對壓力敏感器件，其對芯片的線性度和零點輸出的一致性 提出了更高的要求；此外，100kPa的量程決定了敏感膜的厚度是很小的。

現有的MEMS壓力敏感芯片的制作方法，采用先腐蝕背腔后形成電氣連接工 藝，操作中會造成很高的碎片率，進而降低芯片的成品率；此外采用現有的MEMS 壓力敏感芯片的制作方法，制作出的壓敏電阻和其電氣連接部分的光敏效應和 遲滯效應長，且在結構上布置于芯片上的壓敏電阻的應力集中度低，從而導致 芯片的敏感線性度低。

(三)發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種MEMS壓力敏感芯片，其能有效提高芯片 靈敏度，提高芯片的成品率。

其技術方案是這樣的：

一種MEMS壓力敏感芯片，其包括硅片、真空腔、玻璃基底、敏感電阻排布 區、敏感電阻排布區外部電氣連接件、對準標記組件，其特征在于：所述硅片 正反面的四角分別設置有對準標記結構，所述硅片的正面的最大應力線性區為 敏感電阻排布區，敏感電阻排布區形狀為矩形，所述敏感電阻排布區內包括壓 敏電阻、P⁺連接、N⁺隔離槽、鋁電極，所述壓敏電阻具體為兩對橋接電阻，所述 每個橋接電阻包括一對敏感電阻，所述敏感電阻具體為直線電阻，所述每對橋 接電阻的橋接電阻分別對稱排布于所述敏感電阻排布區四邊的兩對邊，所述每 個橋接電阻被所述N⁺隔離槽包圍，所述橋接電阻的兩端分別通過所述P⁺連接連 接所述鋁電極，所述鋁電極分布于所述敏感電阻排布區四邊邊緣，所述鋁電極 分布于所述橋接電阻外邊緣；

其進一步特征在于：

所述敏感電阻、P⁺連接和N⁺隔離槽均通過離子注入工藝注入而成；

所述敏感電阻具體成分為P^-；

一對所述敏感電阻通過所述P⁺連接串聯，通過所述P⁺連接串聯的所述敏感 電阻所形成的所述橋接電阻的整體形狀為矩形或直線。

一種MEMS壓力敏感芯片的制作方法

其包括硅片、真空腔、玻璃基底，其特征在于：在所述硅片的正面最大應 力線性區布置敏感電阻排布區，然后通過離子注入工藝形成敏感電阻、P⁺連接和 N⁺隔離槽，進而完成所述硅片的正面的電氣連接，然后在所述硅片正面涂覆耐腐 蝕保護膠后腐蝕所述硅片反面使其形成背腔，最后將所述硅片的反面真空鍵合 固定在所述玻璃基底上。

其進一步特征在于：

其具體工藝步驟如下：

(1)版圖設計：通過軟件仿真方法找出硅片正面的最大應力線性區作為布 置敏感電阻排布區，對準標記結構設計在硅片正反面的的四角；

(2)在硅片雙面生長二氧化硅(SiO₂)的氧化層；

(3)采用離子注入工藝離子分別在敏感電阻排布區注入形成敏感電阻、P⁺連接、N⁺隔離槽；

(4)采用低壓化學氣相淀積(LPCVD)工藝雙面淀積氮化硅層，刻蝕背面 腐蝕窗口；

(5)在硅片正面刻引線孔，反刻鋁，合金，從而形成鋁電極，進而完成芯 片的電氣連接；

(6)在硅片正面涂覆耐腐蝕保護膠，所涂覆的耐腐蝕保護膠完全覆蓋硅片 正面的所有元件；

(7)腐蝕硅片反面，使硅片反面形成背腔；

(8)硅片的正面去除耐腐蝕保護膠，硅片的背面腐蝕掉氮化硅層；

(9)硅片通過真空靜電鍵合固定在玻璃基底上，形成真空腔；