[發明專利]一種靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201310595163.4
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103557970A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 金建東;王明偉;吳亞林;李玉玲;齊虹;田雷;王永剛;劉智輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于，它包括下層硅片（1）和上層硅片（2），下層硅片（1）和上層硅片（2）通過BCB膠鍵合為一個整體；

下層硅片（1）上設置有諧振梁（1-1）、壓力敏感膜片（1-2）、下層激勵電極（1-3）、壓敏電阻（1-4）和下層引線焊盤（1-5）；諧振梁（1-1）的上表面設置有下層激勵電極（1-3）和壓敏電阻（1-4），下層激勵電極（1-3）和壓敏電阻（1-4）的引線均通過下層引線焊盤（1-5）引出；壓力敏感膜片（1-2）設置在諧振梁（1-1）所在諧振腔的底部；

上層硅片（2）上設置有上層引線焊盤（2-1）和上層激勵電極（2-2）；上層激勵電極（2-2）設置在上層硅片（2）下表面的凹槽內；上層激勵電極（2-2）的引線通過上層引線焊盤（2-1）引出；

下層引線焊盤（1-5）和上層引線焊盤（2-1）暴露接觸外界；

上層硅片（2）下表面的凹槽與諧振梁（1-1）所在諧振腔形成密閉空間，下層激勵電極（1-3）與上層激勵電極（2-2）的位置相對設置；

下層硅片（1）選用N型（111）硅片；上層硅片（2）選用N型（100）硅片。

2.根據權利要求1所述一種靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器，其特征在于，諧振梁（1-1）沿<211>晶向擺放，并且諧振梁（1-1）長度大于寬度的1.89倍。

3.制作權利要求2所述一種靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、制作下層硅片，具體過程為：

步驟一一、選用N型（111）硅片作為待處理下層硅片，并對其進行熱氧化處理，在待處理下層硅片的上下面表面形成二氧化硅層，獲取熱氧化下層硅片；

步驟一二、通過光刻腐蝕工藝對二氧化硅圖形化，然后在上面制作壓敏電阻及其濃硼引線、下層激勵電極及其濃硼引線；壓敏電阻和下層激勵電極并列設置；

步驟一三、重新在下層硅片的上表面生長一層二氧化硅層；

步驟一四、在壓敏電阻和下層激勵電極所在區域制作諧振梁，

通過光刻腐蝕工藝對二氧化硅圖形化，采用深反應離子刻蝕工藝刻蝕出諧振梁結構圖形，刻蝕的深度為諧振梁的厚度，刻蝕區域間隔的寬度為諧振梁的寬度；在諧振梁兩側對稱形成兩個深槽，

步驟一五、利用LPCVD沉積氮化硅或二氧化硅作為鈍化層對兩個深槽的表面和上層硅片的上下表面進行覆蓋；

步驟一六、利用反應離子刻蝕工藝刻蝕掉深槽底部的鈍化層，

步驟一七、利用深反應離子刻蝕工藝繼續對深槽底部刻蝕一定深度，此深度是諧振梁的懸空高度；

步驟一八、利用TMAH溶液對下層硅片進行腐蝕，直到諧振梁底部的硅全部被腐掉，釋放出諧振梁，兩個深槽連通后形成諧振腔；

步驟一九、去掉下層硅片上表面的鈍化層和二氧化硅層，然后，在下層硅片上表面的邊緣制作金屬膜，對所述金屬膜光刻腐蝕后形成下層引線焊盤，用于連接步驟一二中的濃硼引線；

步驟二、制作上層硅片，具體過程為：

步驟二一、采用N型（100）硅片作為待處理上層硅片；

步驟二二、在所述待處理上層硅片的下表面的利用濕法或干法刻蝕出一個淺槽，并在其表面制作上層激勵電極及其引線；

步驟二三、在所述待處理上層硅片的下表面的邊緣利用濕法或干法刻蝕出一個淺槽，并在其表面制作焊盤，用于連接步驟二二中的引線；

步驟二四、在上層硅片的下表面涂覆3～5微米BCB膠，并進行圖形化；

步驟三、將步驟一制作的下層硅片和步驟二制作的上層硅片在真空環境下通過BCB膠鍵合為一個整體，實現真空密封；

下層激勵電極（1-3）與上層激勵電極（2-2）的位置相對設置；

步驟四、利用深反應離子刻蝕工藝，分別對上層硅片和下層硅片進行刻蝕，露出下層引線焊盤和上層引線焊盤，在下層硅片的下表面刻蝕出深槽，位置在諧振腔下方，該深槽與諧振腔之間薄片硅作為壓力敏感膜片；完成靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器的制作。

4.根據權利要求3所述一種靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器的制作方法，其特征在于，步驟一二中在上面制作壓敏電阻及其濃硼引線、下層激勵電極及其濃硼引線的過程為：

分兩次注入硼離子，第一次采用硼離子注入方法制作壓敏電阻，第二次采用硼離子注入方法制作下層激勵電極及其濃硼引線、壓敏電阻的濃硼引線；

兩種濃硼引線及下層激勵電極的硼離子注入濃度相同，且高于壓敏電阻的硼離子注入濃度。