[發明專利]一種基于CMUT 的超低量程壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201210068681.6
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102620864A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 蔣莊德;李支康;趙立波;趙玉龍;苑國英
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：其整體結構自上而下依次為：金屬鋁上電極(1)、二氧化硅薄膜(2)、二氧化硅支柱(3)、單晶硅基座(5)、氮化硅絕緣層(6)、金屬鋁下電極(7)，其中，所述二氧化硅支柱(3)的中間部分形成與二氧化硅等高的空腔(4)，金屬鋁上電極和金屬鋁下電極分別位于二氧化硅薄膜和氮化硅絕緣層的中間部分，且金屬鋁上電極和金屬鋁下電極的橫向尺寸大于等于空腔相應尺寸的一半，但小于等于空腔橫向尺寸。

2.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述金屬鋁上電極的厚度為0.02～0.05μm。

3.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述二氧化硅薄膜的厚度為0.04～0.1μm，橫向尺寸為5～12μm。

4.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述二氧化硅支柱的厚度為0.05～0.15μm。

5.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述空腔的橫向尺寸為5～12μm。

6.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述單晶硅基座的厚度為5～20μm。

7.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述氮化硅絕緣層覆蓋整個單晶硅基座的下表面，用于將具有半導體性能的單晶硅基座與金屬鋁下電極完全電隔絕。

8.如權利要求1所述的一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器，其特征在于：所述金屬鋁下電極的厚度尺寸為0.1～0.3μm。

9.一種基于CMUT的超低量程壓力傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)取<111>晶向單晶硅作為第一單晶硅，將其上表面采用化學機械拋光CMP技術進行化學機械拋光，然后采用干法熱氧化技術將第一單晶硅的上表面進行氧化，在第一單晶硅上表面形成二氧化硅層；

(2)光刻步驟(1)第一單晶硅上表面二氧化硅層，形成圖形窗口，然后采用濕法刻蝕技術去掉暴露于圖形窗口中的二氧化硅層，余下周圍的二氧化硅層形成二氧化硅支柱(3)，第一單晶硅未被氧化的部分形成單晶硅基座(5)；

(3)取<111>晶向單晶硅作為第二單晶硅，重復步驟(1)，其中，被氧化成二氧化硅的部分形成二氧化硅薄膜；

(4)將步驟(2)和步驟(3)得到的器件進行鍵合，其中，步驟(2)中形成的二氧化硅支柱與步驟(3)形成的二氧化硅薄膜鍵合在一起，其二者之間形成空腔(4)；

(5)采用機械法去掉第二單晶硅上未氧化的單晶硅的80％，然后再刻蝕掉剩余的20％單晶硅，以二氧化硅薄膜作為刻蝕停止層；

(6)采用LPCVD技術在單晶硅基座的下表面沉積氮化硅層，最后，在二氧化硅薄膜的上表面和氮化硅絕緣層的下表面分別濺射金屬鋁，光刻形成金屬鋁上電極和下電極以及金屬焊盤。