[發(fā)明專利]采用多種壓敏元件的復合傳感器及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110445573.1
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102491256A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 張艷紅;張挺
• 申請（專利權）人: 上海先進半導體制造股份有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G01L1/18;G01K7/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)傳感器技術領域，具體來說，本發(fā)明涉及一種采用多種壓敏元件的復合傳感器及其制造方法。

背景技術

隨著MEMS(微機電系統(tǒng))的發(fā)展，壓力傳感器廣泛地應用在汽車、航空航天、生物醫(yī)學、智能手機、軍事等領域。按工作原理區(qū)分，壓力傳感器主要包括壓阻式、電容式、壓電式、諧振式等等。其中壓阻式壓力傳感器由于其工藝制作簡單、器件可靠性高，且其輸出是便于分析的電壓信號而備受業(yè)界青睞。

與電容式及諧振式壓力傳感器相比，壓阻式壓力傳感器在靈敏度方面就有待提高。但傳統(tǒng)的壓阻式壓力傳感器由放置于壓敏薄膜上的惠斯通電橋來檢測壓力變化，惠斯通電橋由四個等值電阻構成，在電路方面不存在提高靈敏度的可能。所以要提高靈敏度就只能從薄膜結(jié)構上實現(xiàn)：不斷增加薄膜面積并同時減小薄膜厚度。但這樣會使得工藝容差減小，增加工藝難度并降低成品率；而且從器件可靠性方面考慮，薄膜面積的增加和厚度的減小都是有限度的。所以，傳統(tǒng)的壓阻式壓力傳感器靈敏度的提高受到了制約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用多種壓敏元件的復合傳感器及其制造方法，能夠在保持低功耗、基本不增加工藝難度的條件下，提高壓力傳感器的靈敏度，且性能可調(diào)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種采用多種壓敏元件的復合傳感器的制造方法，所述復合傳感器包括壓阻式壓力傳感器和溫度傳感器；所述壓力傳感器的壓敏電路包括PMOSFET和壓敏電阻，位于壓敏薄膜的高應力有效區(qū)域；所述溫度傳感器的溫敏電路包括溫敏電阻，位于體硅區(qū)域；所述制造方法包括步驟：

提供硅基底，所述硅基底分為壓敏薄膜區(qū)域和體硅區(qū)域；

在所述硅基底的上、下表面形成第一阻擋層；

在所述硅基底的下表面開出腐蝕窗口并濕法腐蝕，在所述硅基底中形成腔體，所述腔體的底部部分成為所述壓敏薄膜，其余部分為所述體硅區(qū)域；

去除所述第一阻擋層，在所述硅基底的上表面生長形成第二阻擋層；

采用半導體光刻技術對所述第二阻擋層作圖形化，在所述硅基底的上表面開出所述PMOSFET的源漏區(qū)的窗口，以及所述壓敏電阻和所述溫敏電阻的歐姆接觸區(qū)的窗口；

以所述第二阻擋層為掩模，通過高劑量離子注入工藝透過上述窗口在所述壓敏薄膜上形成所述PMOSFET的源漏區(qū)和所述壓敏電阻的歐姆接觸區(qū)，以及在所述體硅區(qū)域上形成所述溫敏電阻的歐姆接觸區(qū)；

去除所述第二阻擋層，在所述硅基底的上表面生長形成第三阻擋層；

采用半導體光刻技術對所述第三阻擋層作圖形化，在所述硅基底的上表面開出所述PMOSFET的溝道區(qū)域的窗口，以及所述壓敏電阻和所述溫敏電阻的電阻條的窗口；

以所述第三阻擋層為掩模，通過離子注入工藝透過上述窗口在所述壓敏薄膜上形成所述PMOSFET的溝道區(qū)域和所述壓敏電阻的電阻條，以及在所述體硅區(qū)域上形成所述溫敏電阻的電阻條；

采用半導體光刻技術再次對所述第三阻擋層作圖形化，在所述硅基底的上表面刻蝕出所述PMOSFET、壓敏電阻和溫敏電阻的金屬接觸孔；

在所述硅基底的上表面淀積金屬導電層；

采用半導體光刻技術對所述金屬導電層作圖形化，在所述PMOSFET、壓敏電阻和溫敏電阻的金屬接觸孔上方形成連線，同時在所述PMOSFET的溝道區(qū)域上方形成金屬柵；

提供封閉基底，將所述硅基底的下表面與所述封閉基底相鍵合，使所述腔體密閉。

可選地，在開出所述PMOSFET的溝道區(qū)域的窗口，以及所述壓敏電阻和所述溫敏電阻的電阻條的窗口之后，所述制造方法還包括步驟：

在所述溝道區(qū)域和所述電阻條的窗口內(nèi)熱氧生長注入損傷保護層。

可選地，所述壓力傳感器的壓敏電路包括兩個PMOSFET和兩個壓敏電阻。

可選地，所述硅基底為{100}方向的硅片。

可選地，所述壓敏薄膜為方形薄膜。

可選地，所述金屬導電層的材料為鋁。

可選地，所述封閉基底為玻璃或者硅片。

可選地，所述第一阻擋層為氮化硅層、氧化硅層或者氮化硅層與氧化硅層并用的復合層。

為解決上述技術問題，相應地，本發(fā)明還提供一種采用多種壓敏元件的復合傳感器的制造方法，所述復合傳感器包括壓阻式壓力傳感器和溫度傳感器；所述壓力傳感器的壓敏電路包括PMOSFET和壓敏電阻，位于壓敏薄膜的高應力有效區(qū)域；所述溫度傳感器的溫敏電路包括溫敏電阻，位于體硅區(qū)域；所述制造方法包括步驟：

提供硅基底，所述硅基底分為壓敏薄膜區(qū)域和體硅區(qū)域；