[發明專利]MEMS壓力傳感器及其制作方法在審

申請號：	201110061456.5	申請日：	2011-03-15
公開（公告）號：	CN102156012A	公開（公告）日：	2011-08-17
發明（設計）人：	柳連俊	申請（專利權）人：	邁爾森電子(天津)有限公司
主分類號：	G01L1/18	分類號：	G01L1/18;B81B3/00;B81B7/02;B81C1/00
代理公司：	北京集佳知識產權代理有限公司 11227	代理人：	逯長明;王寶筠
地址：	300381 天津市南開***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	mems 壓力傳感器及其制作方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及MEMS技術領域，特別涉及一種MEMS壓力傳感器及其制作方法。

背景技術

MEMS(Micro?Electromechanical?System，微電子機械系統)是集微型傳感器、執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統。近年來，MEMS壓力傳感器在汽車電子、消費電子和工業電子領域逐漸取代傳統的機械量傳感器，具有廣闊的市場前景，例如輪胎壓力監測壓力傳感器、發動機機油壓力傳感器、汽車剎車系統空氣壓力傳感器和汽車發動機進氣歧管壓力傳感器等都廣泛應用了MEMS技術。

相對于傳統的機械量傳感器，MEMS壓力傳感器的尺寸更小，控制精度更高，制作工藝可以與硅集成電路技術兼容，因而其性價比大幅度提高。目前的MEMS壓力傳感器有壓阻式壓力傳感器和電容式壓力傳感器，兩者都是在硅片上制作的MEMS傳感器。壓阻式壓力傳感器利用硅電阻在應(壓)力下電阻發生變化的原理，采用高精密硅電阻應變片組成惠斯頓電阻橋作為力電變換測量電路，具有較高的測量精度、較低的功耗。

壓阻式壓力傳感器的傳統制作方法是先利用離子注入或擴散工藝在硅襯底中形成多個電阻或惠斯頓電阻橋，然后將電阻所在的硅襯底區域用濕法或干法刻蝕工藝形成感應薄膜，最后通過密封工藝在感應薄膜的背后形成壓力參照腔，封裝后形成傳感器芯片。所述感應薄膜在外界壓力下產生形變及應力，于是電阻或電阻橋的阻值隨之產生變化，在電壓偏置下，上述阻值變化被轉換成電壓信號并被信號處理電路放大后作為輸出信號。這種制作方法主要工藝均與CMOS集成電路相似。

近年來，Bosch發明了一種壓阻式壓力傳感器制作方法。該方法利用一種特殊的工藝在硅襯底中的特定區域形成潛埋的空腔，從而不使用傳統的深硅刻蝕工藝形成感應薄膜。意法微電子利用刻蝕、外延和退火的工藝在單晶硅襯底中制作空腔，以形成單晶硅表面薄膜和壓阻式壓力傳感器。

傳統的MEMS壓力傳感器制作完成后即進行與信號處理芯片的封裝工藝，會將壓力傳感器芯片和信號處理電路芯片放置到具有空腔的封裝襯底上并用壓焊引線將兩芯片連接，然后涂覆保護軟膠，最后采用塑料蓋或金屬蓋密封，也可以先將壓力傳感器和信號處理電路芯片放置到平面封裝襯底上，用壓焊引線將兩芯片連接，然后涂覆保護軟膠并采用金屬殼覆蓋。

然而問題在于，上述傳統的MEMS壓力傳感器制作和封裝方法中，壓力傳感器芯片和信號處理電路芯片是分立的，通過封裝工藝集成，帶空腔加蓋的塑封，或金屬殼的方法，其工藝過程都較復雜，不便于和成熟的集成電路制造技術兼容，并且器件尺寸較大，成本也由此而升高。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種MEMS壓力傳感器及其制作方法，能夠與集成電路制造工藝兼容，有效地降低制作成本并減小傳感器尺寸。

為解決上述問題，本發明提供一種MEMS壓力傳感器，包括：

第一襯底，具有壓阻式壓力傳感單元、電連線擴散層和所述第一襯底表面的第一粘合層；

第二襯底，具有導體間介質層、位于所述導體間介質層中的導體連線層和/或所述第二襯底表面的第二粘合層；

其中，所述第二襯底與第一襯底相對設置，通過第一粘合層和第二粘合層固定連接，所述第一粘合層與第二粘合層的圖案對應并且均為導電材料。

所述第二粘合層位于導體連線層上方，或者，所述第二粘合層為導體連線層中的最上層導體層。

所述第一粘合層和/或第二粘合層為Ge層、Si層、Au層、Al層、Au/Sn疊層或Al/Ge疊層。

所述第一襯底包括SOI襯底，該SOI襯底依次包括硅本體層、埋氧層和SOI層，其中所述壓阻式壓力傳感單元及電連線擴散層形成于所述SOI層中。

所述壓阻式壓力傳感單元包括感應薄膜和參考壓力腔，所述感應薄膜中具有多個電阻構成的惠斯頓電阻橋，所述參考壓力腔位于感應薄膜與第二襯底之間，所述第一襯底的背面具有開口，該開口將所述感應薄膜暴露于大氣中。

所述第二襯底包括SOI襯底或者單晶硅襯底，所述導體間介質層下的襯底內還包括信號處理電路。