[發明專利]隱藏式MEMS壓力傳感器敏感芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 201310256941.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103344374A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 陳旭遠;鄭小杉;傘海生
• 申請（專利權）人: 夏云
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06;G01L1/18;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種隱藏式MEMS壓力傳感器敏感芯片，其特征在于：包括SOI片器件層（1）和玻璃基底（5）；

所述SOI片器件層（1）上制作有惠斯登電橋的四個壓敏電阻R1、R2、R3、R4和用于連接作用的八個摻雜導線（3）和八個連接錨點（2），所述每個壓敏電阻的兩端均與各自的摻雜導線（3）的一端連接，所述每個摻雜導線（3）的另一端均與各自的連接錨點（2）搭接；所述每個連接錨點（2）上制作有一層與其形成歐姆接觸的金屬層（4）；

所述玻璃基底（5）上表面腐蝕有5～200μm深的壓力腔（6）和第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）；

所述SOI片器件層（1）與玻璃基底（5）上表面通過陽極鍵合工藝鍵合在一起，所述四個壓敏電阻R1、R2、R3、R4置于壓力腔（6）的范圍內且形成密封的壓力腔（6）；所述第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）與相應的連接錨點（2）上金屬層（4）連接后形成完整的惠斯登電橋，即壓敏電阻R1、R2之間通過第二鑲嵌電路（8）連接、壓敏電阻R2、R3之間通過第三鑲嵌電路（9）連接、壓敏電阻R3、R4之間通過第四鑲嵌電路（10）連接、壓敏電阻R1的另一端通過連接錨點（2）與第一鑲嵌電路（7）連接、壓敏電阻R4的另一端通過連接錨點（2）與第五鑲嵌電路（11）連接；所述第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）部分暴露于SOI片器件層（1）外，所述第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）的暴露部分分別鍵合有引線（12）。

2.根據權利要求1所述的隱藏式MEMS壓力傳感器敏感芯片，其特征在于：所述玻璃基底（5）采用Pyrex7740。

3.一種權利要求1或2所述的隱藏式MEMS壓力傳感器敏感芯片的制作方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）、對SOI片器件層（1）上進行高濃度擴散、離子注入工藝或生長高摻雜的多晶硅形成高摻雜的八個連接錨點（2）；

（2）、對SOI片器件層（1）上進行離子注入，注射離子劑量Φ=（4～8）×10¹⁴/cm²，注射能量為80～200KeV，制作惠斯登電橋的四個壓敏電阻R1、R2、R3、R4和用于連接作用的八個摻雜導線（3）；所述每個壓敏電阻的兩端均與各自的摻雜導線（3）的一端連接，所述每個摻雜導線（3）的另一端均與各自的連接錨點（2）搭接；

（3）、在每個連接錨點（2）上濺射金屬層（4），并進行合金化退火，使金屬層（4）與連接錨點（2）形成歐姆接觸；

（4）、在玻璃基底（5）上表面腐蝕壓力腔（6）：Ⅰ、對玻璃基底（1）進行標準清洗；Ⅱ、在玻璃基底（1）上表面進行濺射或蒸鍍金屬鉻，作為用于腐蝕壓力腔（6）的掩膜，厚度2000～4000?；Ⅲ、在金屬鉻上進行光刻，顯影暴露出需要腐蝕的壓力腔圖案；Ⅳ、以光刻膠為掩膜，腐蝕金屬鉻，暴露出玻璃基底（5）上表面的壓力腔圖案；Ⅴ、以光刻膠和金屬鉻為掩膜腐蝕玻璃基底（5），得到5～200μm深的壓力腔（6）；

（5）、得到壓力腔（6）后，去除玻璃基底（5）上表面的金屬掩膜層；然后光刻，在玻璃基底（5）上表面腐蝕5個凹槽，并用濺射或者蒸鍍的方法沉積一層金屬將每個凹槽填滿；然后用lift-off工藝將多余的金屬去除，得到金屬、玻璃平面；留在玻璃基底（5）表面的金屬即為第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）；

（6）、通過陽極鍵合工藝將上述的SOI片器件層（1）和玻璃基底（5）上表面鍵合在一起，鍵合條件為：電壓600～1000V，溫度250～400℃，真空度為10^-4～10^-7Pa；所述四個壓敏電阻R1、R2、R3、R4置于壓力腔（6）的范圍內且形成密封的壓力腔（6）；所述第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）與相應的連接錨點（2）上金屬層（4）連接后形成完整的惠斯登電橋，即壓敏電阻R1、R2之間通過第二鑲嵌電路（8）連接、壓敏電阻R2、R3之間通過第三鑲嵌電路（9）連接、壓敏電阻R3、R4之間通過第四鑲嵌電路（10）連接、壓敏電阻R1的另一端通過連接錨點（2）與第一鑲嵌電路（7）連接、壓敏電阻R4的另一端通過連接錨點（2）與第五鑲嵌電路（11）連接；

（7）、以SOI片的BOX層為停止層通過濕法或者干法刻蝕工藝刻蝕SOI片的襯底層后留下SOI片器件層（1），即作為壓力傳感器的敏感薄膜；

（8）、在SOI片器件層（1）上采用先濕法腐蝕、再干法刻蝕的工藝，以玻璃基底（5）上的第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）為干法刻蝕停止層刻蝕五個引線孔，即每個引線孔的底部有一部分區域是鑲嵌電路、另一部分區域是玻璃基底（5）；

（9）、將器件陣列放入劃片機中進行裂片，得到單個器件；

（10）、在單個器件的每個引線孔上進行引線鍵合，使引線（12）與玻璃基底（5）上的第一、二、三、四、五鑲嵌電路（7、8、9、10、11）的暴露部分連接，即制作完成壓力傳感器敏感芯片。