[發(fā)明專利]一種硅微諧振式壓力傳感器芯體及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310595320.1
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103557967A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳亞林;金建東;王明偉;李玉玲;田雷;吳紫峰;劉智輝;王永剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所
• 主分類號: G01L1/10
• 分類號: G01L1/10;G01L9/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種硅微諧振式壓力傳感器芯體，采用靜電激勵/壓阻檢測為工作方式，其特征在于，它包括下層基片（1）和上層基片（2），下層基片（1）和上層基片（2）鍵合為一個整體；

下層基片（1）上設(shè)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(shè)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(shè)置在諧振梁（1-1）所在諧振腔的底部；

上層基片（2）上設(shè)置有振動槽（2-1）和上層激勵電極（2-2）；上層基片（2）的下表面設(shè)置有振動槽（2-1），在振動槽（2-1）的槽底表面覆有上層激勵電極（2-2）；

下層引線焊盤（1-5）暴露接觸外界；

上層基片（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(shè)置；

下層基片（1）選用SOI硅片；上層基片（2）選用玻璃片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硅微諧振式壓力傳感器芯體，其特征在于，諧振梁（1-1）是單晶硅材料、且采用單面加工方法制作。

3.制作權(quán)利要求1所述一種硅微諧振式壓力傳感器芯體的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、制作下層基片，具體過程為：

步驟一一、選用SOI硅片作為待處理下層基片，SOI硅片設(shè)置有中間氧化層，該中間氧化層將SOI硅片分成上下兩部分，

對待處理下層基片進(jìn)行熱氧化處理，在待處理下層基片的上下面表面形成二氧化硅層，獲取熱氧化下層基片；

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(shè)置；

步驟一三、重新在下層基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(qū)域制作諧振梁，

通過光刻腐蝕工藝對二氧化硅圖形化，然后用ICP刻蝕硅至中間氧化層。刻蝕區(qū)域間隔的寬度為諧振梁的寬度，在諧振梁兩側(cè)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基片的上下表面進(jìn)行覆蓋；

步驟一六、利用RIE工藝刻蝕掉深槽底部的鈍化層，

步驟一七、利用ICP工藝?yán)^續(xù)對深槽底部刻蝕一定深度；

步驟一八、利用TMAH溶液對下層基片進(jìn)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、去掉下層基片上表面的鈍化層和二氧化硅層，然后，在下層基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；

步驟一十、下層基片下表面腐蝕出一個深槽，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；

步驟二、制作上層基片，具體過程為：

步驟二一、采用玻璃片作為待處理上層基片；

步驟二二、在所述待處理上層基片的下表面制作一個潛槽作為振動槽，并在振動槽的槽底表面制作上層激勵電極；

步驟三、將步驟一制作的下層基片和步驟二制作的上層基片進(jìn)行鍵合，實現(xiàn)密封；

下層激勵電極與上層激勵電極的位置相對設(shè)置；

步驟四、利用刻蝕工藝，對上層基片進(jìn)行刻蝕，露出下層引線焊盤完成靜電激勵/壓阻檢測硅微諧振式壓力傳感器的制作。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種硅微諧振式壓力傳感器芯體的制作方法，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。