[發(fā)明專利]MEMS壓敏傳感器件的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010186557.0
• 申請(qǐng)日: 2010-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN102259823A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧鐳;方精訓(xùn);彭虎;程曉華;劉遠(yuǎn)良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種MEMS壓敏傳感器件的制作方法。本發(fā)明還涉及一種硅片中形成空腔的方法。

背景技術(shù)

壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種器件。通常，壓力傳感器本身是嵌有電阻的微機(jī)械薄膜，壓阻用來檢測壓力。

硅薄膜有良好的機(jī)械性，微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)將硅薄膜和壓阻應(yīng)力計(jì)或應(yīng)變計(jì)集成在一起。壓阻應(yīng)力計(jì)或應(yīng)變計(jì)被簡單地注入或擴(kuò)散在薄膜上表面。將這些壓阻放置在薄膜上合適的位置，并且用惠斯通電橋連接在一起，這樣，這些壓阻就能輸出足夠強(qiáng)的電信號(hào)。另外，薄膜也可以作為電容器的一個(gè)電極。薄膜的應(yīng)力和撓度都取決于施加于其上的差壓，也就是薄膜上表面的壓力和薄膜下表面的壓力。如果薄膜的下表面是某個(gè)真空腔的一部分，那么這就是絕對(duì)壓力傳感器。

體微機(jī)械加工(bulk?micromachining)和表面微機(jī)械加工(surfacemicromachining)是制造薄膜的兩種主要方法。在體微機(jī)械加工方法中，選擇性的去除硅片上的體硅材料，直至留下一層單晶硅薄膜，主要使用腐蝕自停止技術(shù)來控制薄膜厚度。表面微機(jī)械是先將薄膜淀積在犧牲層上，然后再選擇性濕法刻蝕犧牲層，最后形成薄膜。

體微機(jī)械加工方法通過應(yīng)用電化學(xué)腐蝕自停止技術(shù)，從硅片背面形成壓力口，使用外延層形成微機(jī)械結(jié)構(gòu)。因體微機(jī)械加工使用電化學(xué)腐蝕方法，對(duì)薄膜厚度控制較差，而其與CMOS工藝兼容性比較差。而表面微機(jī)械加工技術(shù)，通過犧牲層的淀積可以精確控制薄膜厚度，使用正面加工可以滿足制造空腔和釋放微機(jī)械結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)硅表面加工CMOS工藝兼容性很好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種MEMS壓敏傳感器的制作方法，其能克服制作過程中CMP工藝帶來的面內(nèi)不均一的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的MEMS壓敏傳感器件的制作方法，包括如下步驟：

1)在硅片上淀積一阻擋層；

2)光刻工藝定義出空腔的位置，刻蝕所述阻擋層和所述硅片形成空腔；

3)淀積第一層犧牲層，所述第一層犧牲層填充所述空腔；

4)采用CMP工藝研磨所述第一層犧牲層，停止在所述阻擋層上；

5)剝離所述阻擋層，接著淀積第二層犧牲層；

6)光刻工藝定義出支撐柱通孔的位置，之后刻蝕所述第二層犧牲層和所述硅片形成支撐柱通孔；

7)在硅片表面淀積壓敏傳感薄膜；

8)光刻工藝定義出壓敏傳感薄膜的圖形，而后刻蝕所述壓敏傳感薄膜至第二層犧牲層；

9)濕法去除所述第二層犧牲層和所述第一層犧牲層；

10)淀積保護(hù)層，以密封所述空腔。

本發(fā)明的MEMS壓敏傳感器件的制作方法，先在空腔刻蝕之前在晶圓表面淀積一層對(duì)犧牲層具有高選擇比的CMP的阻擋層，使采用CMP工藝研磨犧牲層的時(shí)候能夠停在該阻擋層上，之后把阻擋層剝離，再淀積一層用于刻蝕支撐柱通孔的犧牲層。由于CMP研磨過程能夠停在阻擋層上，所以能夠有效消除因耗材和工藝參數(shù)的變化引起的CMP工藝波動(dòng)。同時(shí)由于CMP研磨停在阻擋層上，最終犧牲層厚度的面內(nèi)均一性主要取決于CMP工藝之后的第二層犧牲層淀積時(shí)的面內(nèi)均一性，從而在一定程度上了克服CMP工藝自身特性的限制，改善了犧牲層CMP研磨后硅片面內(nèi)和硅片之間的膜厚均一性。增加淀積的阻擋層同時(shí)可給犧牲層的CMP研磨的終點(diǎn)檢測提供方便，提高CMP工藝的穩(wěn)定性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1為本發(fā)明的MEMS壓敏傳感器件的制作方法流程圖；

圖2為實(shí)施本發(fā)明的流程中第一層犧牲層淀積后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施本發(fā)明的流程中第一層犧牲層CMP處理后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施本發(fā)明的流程中第二層犧牲層淀積后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施本發(fā)明的流程中壓敏傳感薄膜淀積后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施本發(fā)明的流程中第二層犧牲層去除后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實(shí)施本發(fā)明的流程中保護(hù)層淀積后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的一實(shí)例中支撐柱通孔的設(shè)置示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的微機(jī)電系統(tǒng)壓敏傳感器件的制作方法，具體工藝流程為(見圖1)：