[發明專利]銀錫共晶真空鍵合金屬應變式MEMS壓力傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 201210103968.8
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103364120A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 杜利東;趙湛;方震;肖麗;陳繼超;劉啟明
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種應變式MEMS壓力傳感器，包括壓力檢測片(1)、焊片(2)和封接片(3)，所述壓力檢測片(1)、焊片(2)和封接片(3)由上至下依次疊置，其特征在于，所述焊片(2)將所述壓力檢測片(1)和所述封接片(3)在真空環境中進行共晶鍵合。

2.如權利要求1所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力檢測片(1)的下方包括一個第一鍵合種子層(110)，所述封接片(3)的上方包括一個第二鍵合種子層(301)，所述第一鍵合種子層(110)和第二鍵合種子層(301)均與焊片(2)進行共晶鍵合。

3.如權利要求2所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述焊片(2)由合金焊料構成，所述第一鍵合種子層(110)和第二鍵合種子層(301)由金屬構成。

4.如權利要求3所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述焊片(2)由銀錫、金錫、銅錫中的一種合金焊料構成，所述第一鍵合種子層(110)和第二鍵合種子層(301)由金/鉻疊加層構成。

5.如權利要求1-4中任一項所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述壓力檢測片包括一個硅層(101)，在該硅層(101)的上表面以該硅層(101)為中心由內向外疊置有一個上二氧化硅層(102)和一個上氮化硅層(103)，在該硅層(101)的下表面以該硅層(101)為中心由內向外疊置有一個下二氧化硅層(104)和一個下氮化硅層(105)。

6.如權利要求5所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，在所述的壓力檢測片(1)的上氮化硅層(103)的上方，由下至上還設置有電阻層、外二氧化硅層(108)和電極(109)，所述電阻層包括應變電阻(106)和溫變電阻(107)。

7.如權利要求6所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述應變電阻(106)由鎳鉻合金構成。

8.如權利要求5所述的應變式MEMS壓力傳感器，其特征在于，在所述的壓力檢測片(1)的下部，開有一個向下開口的空腔(111)，該空腔(111)的深度穿透過所述下氮化硅層(105)、下二氧化硅層(104)，以及部分的硅層(101)。

9.一種制造應變式MEMS壓力傳感器的方法，包括如下步驟：

在一個由硅片構成的硅層(101)的上表面以該硅層(101)為中心由內向外疊置一個上二氧化硅層(102)和一個上氮化硅層(103)，在該硅層(101)的下表面以該硅層(101)為中心由內向外疊置有一個下二氧化硅層(104)和一個下氮化硅層(105)，得到應變式MEMS壓力傳感器的的壓力檢測層(1)，

對上述步驟形成的壓片檢測片(1)的下二氧化硅層(104)、下氧化硅層(105)和硅層(101)的下部進行開口，形成一個向下開口的空腔(111)，其特征在于，還包括如下步驟：

在所述壓力檢測片(1)的下部，以及在一個封接片(3)的上部，分別制作一個第一鍵合種子層(110)和一個第二鍵合種子層(301)；

將所述壓力檢測片(1)、焊片(2)、封接片(3)按照由上到下的順序層疊在真空環境中進行共晶鍵合。

10.如權利要求9所述的制造應變式MEMS壓力傳感器的方法，其特征在于，在形成第一鍵合種子層(110)和一個第二鍵合種子層(301)的步驟之前，還包括如下步驟：

在所述壓力檢測片(1)的上氮化硅層(105)上形成應變電阻(106)和溫變電阻(107)；

接著，對所述壓力檢測片(1)進行退火；

在所述壓力檢測片(1)的上表面形成外二氧化硅層(108)，使得所述外二氧化硅層(108)覆蓋應變電阻(106)和溫變電阻(107)；

在壓力檢測片(1)的上表面形成貫穿所述外二氧化硅層(108)的，并且與所述應變電阻(106)、溫變電阻(107)相連接的電極(109)。

11.如權利要求10所述的制造應變式MEMS壓力傳感器的方法，其特征在于，所述應變電阻(106)由鎳鉻合金構成。

12.如權利要求9至11的任一項所述的制造應變式MEMS壓力傳感器的方法，其特征在于，所述焊片(2)由合金焊料構成，所述第一鍵合種子層(110)和第二鍵合種子層(301)由金屬構成。

13.如權利要求12所述的制造應變式MEMS壓力傳感器的方法，其特征在于，所述焊片(2)由銀錫、金錫、銅錫中的一種合金焊料構成，所述第一鍵合種子層(110)和第二鍵合種子層(301)由金鉻疊加層構成。