[實(shí)用新型]MEMS傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020154572.2
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN201610373U
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;胡維
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及一種MEMS傳感器，尤其涉及一種具有單晶硅薄膜的MEMS傳感器。

【背景技術(shù)】

MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)是近年來快速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，它采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，可實(shí)現(xiàn)MEMS器件的批量制造，與對應(yīng)的傳統(tǒng)器件相比，MEMS器件在體積、功耗、重量及價(jià)格方面有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。

MEMS傳感器大都具有薄膜、質(zhì)量塊、懸臂梁等微結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的硅膜制備方法多用表面犧牲層工藝，先利用各種淀積工藝，如低壓氣相淀積(LPCVD)、等離子體氣相淀積(PECVD)及濺射、蒸發(fā)等物理氣相淀積(PVD)制作犧牲層，然后再在犧牲層上采用同樣的各種淀積工藝制作薄膜，最后再將薄膜下方的犧牲層用腐蝕、刻蝕等方法去除，即形成可動的微結(jié)構(gòu)。但是，這些方法適合制作多晶硅薄膜、金屬薄膜、介質(zhì)薄膜等，而不適合制作單晶硅薄膜，而有些傳感器卻需要用到單晶硅薄膜。

壓力傳感器是MEMS中最早出現(xiàn)及應(yīng)用的產(chǎn)品之一，依工作原理可分為壓阻式、電容式及壓電式等幾種。其中，壓阻式壓力傳感器具有輸出信號大、后續(xù)處理簡單及適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。壓阻傳感器用到的壓阻一般需要制作在單晶硅感壓薄膜上，對于大規(guī)模生產(chǎn)壓阻式壓力傳感器而言，每一個(gè)傳感器的感壓薄膜厚度的均勻性及一致性是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，目前常用的感壓薄膜加工方法是利用堿性溶液從硅片的背面進(jìn)行各向異性腐蝕，從而在硅片的背面形成背腔的同時(shí)在正面形成感壓薄膜。感壓薄膜厚度是關(guān)鍵指標(biāo)，為控制感壓薄膜的厚度可采用時(shí)間控制，但該種方法不能保證感壓薄膜厚度在片內(nèi)與片間的均勻性及一致性；另一種方法采用濃硼重?fù)诫s硅膜來定義感壓薄膜厚度，厚度均勻性及一致性好，利用氫氧化鉀(KOH)等堿性腐蝕液不腐蝕重?fù)诫s硅的特性即可得到合適厚度的感壓薄膜，但由于在重?fù)诫s硅膜上不能形成壓阻，只能用于電容式等其它種類的傳感器，不能作為壓阻式傳感器的感壓薄膜；再一種目前較常采用的方法是電化學(xué)腐蝕，該方法能得到可在其上制作壓阻的輕摻雜感壓薄膜，但該種方法需添加較為昂貴的恒電位儀，并采用特殊設(shè)計(jì)的夾具保護(hù)正面不被腐蝕與施加電壓到硅片的正面，這樣一方面提高了設(shè)備成本，另一方面也增加了工藝的復(fù)雜度，使得生產(chǎn)效率很低。

加速度傳感器目前應(yīng)用廣泛，依據(jù)工作原理也可分為壓阻式、電容式及壓電式等幾種，其中壓阻式加速度傳感器也需要在懸臂梁上形成壓阻來感知加速度，因此懸臂梁也需要用單晶硅來制作，而用單晶硅制作懸臂梁目前的方法也是從硅片背面進(jìn)行刻蝕來得到合適的懸臂梁厚度，這樣只能采用時(shí)間控制，目前的刻蝕工藝無法保證片內(nèi)與片間的懸臂梁厚度的一致性與均勻性。

【實(shí)用新型內(nèi)容】

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種單晶硅薄膜的厚度容易控制的MEMS傳感器。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種MEMS傳感器，包括單晶硅片以及覆蓋在單晶硅片上且用以感受外界壓力的單晶硅薄膜，所述單晶硅片包括正面、背面、自正面向下延伸的剖面為倒三角形狀的網(wǎng)狀硅膜、位于網(wǎng)狀硅膜下方且與網(wǎng)狀硅膜連通的腔體、自背面凹設(shè)的背腔及連通腔體與背腔的深槽，所述單晶硅薄膜覆蓋在單晶硅片的正面且與網(wǎng)狀硅膜相接觸。

進(jìn)一步地，所述MEMS傳感器包括形成在單晶硅薄膜上的壓阻。

進(jìn)一步地，所述MEMS傳感器包括覆蓋在單晶硅薄膜上的鈍化層及與壓阻相連接的金屬走線及金屬壓點(diǎn)，其中，金屬走線穿過鈍化層。

進(jìn)一步地，所述金屬壓點(diǎn)突出鈍化層。

進(jìn)一步地，所述深槽沿豎直方向延伸。

進(jìn)一步地，所述腔體形成于單晶硅片的內(nèi)部，所述深槽位于腔體的一側(cè)。

進(jìn)一步地，所述背腔與腔體相互偏移。

進(jìn)一步地，所述單晶硅片包括質(zhì)量塊以及懸臂梁，所述壓阻位于懸臂梁上。

進(jìn)一步地，所述質(zhì)量塊貫穿鈍化層。

進(jìn)一步地，所述懸臂梁為一根或多根。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型MEMS傳感器設(shè)有覆蓋在單晶硅片上且用以感受外界壓力的單晶硅薄膜，并且該單晶硅薄膜不會在后續(xù)的刻蝕或腐蝕工藝中受到影響，進(jìn)而使該單晶硅薄膜厚度的一致性與均勻性容易控制。

【附圖說明】

圖1至圖7是本實(shí)用新型MEMS傳感器用薄膜的制造流程圖。

圖8是本實(shí)用新型MEMS傳感器用薄膜的深孔及掩膜圖形的示意圖。

圖9是本實(shí)用新型MEMS傳感器用薄膜的深孔及掩膜圖形另一實(shí)施方式的示意圖。

圖10至圖15是本實(shí)用新型MEMS傳感器用質(zhì)量塊的制造流程圖。

圖16是圖15所示的MEMS傳感器用質(zhì)量塊的俯視圖。

圖17至圖27是本實(shí)用新型MEMS傳感器用懸臂梁的制造流程圖。