[發明專利]一種MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器及制造方法

有效

• 申請號: 201410264513.3
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104062464B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 董健;蔣恒;孫笠
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01P15/12
• 分類號: G01P15/12;G01L1/18;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,王兵

1.一種MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器，其特征在于所述的傳感器同時集成了壓阻式加速度傳感器和壓阻式壓力傳感器，并且具有第一鍵合玻璃-硅基-第二鍵合玻璃三明治結構；所述的硅基內部形成有壓阻式加速度傳感器懸臂梁和壓阻式壓力傳感器膈膜，硅基的正面形成有兩個壓阻區域，分別是壓阻式加速度傳感器的壓阻區域和壓阻式壓力傳感器的壓阻區域；所述壓阻式加速度傳感器的壓阻區域位于壓阻式加速度傳感器懸臂梁的上表面根部，并且注入有淡硼形成4根淡硼擴散壓阻，同時淡硼擴散壓阻的內部注入有濃硼形成濃硼歐姆接觸區；所述壓阻式壓力傳感器的壓阻區域位于壓阻式壓力傳感器膈膜的上表面，也注入有淡硼形成4根淡硼擴散壓阻，并且淡硼擴散壓阻的內部注入有濃硼形成濃硼歐姆接觸區；所述的兩個壓阻區域的上方沉積有二氧化硅層，二氧化硅層上方沉積有氮化硅層，所述的二氧化硅層和氮化硅層一起作為絕緣鈍化層，所述的絕緣鈍化層開有引線孔，利用金屬導線連通兩個壓阻區域，并且壓阻式加速度傳感器壓阻區域的4根淡硼擴散壓阻通過金屬導線構成惠斯頓全橋連接，壓阻式壓力傳感器壓阻區域的4根淡硼擴散壓阻通過金屬導線也構成惠斯頓全橋連接；所述絕緣鈍化層的上方沉積有非晶硅，所述的非晶硅與第一鍵合玻璃陽極鍵合，并且，利用非晶硅作為臺階，所述的非晶硅與第一鍵合玻璃鍵合后形成一個真空腔體，連通壓阻式加速度傳感器和壓阻式壓力傳感器；所述硅基的背面與第二鍵合玻璃陽極鍵合，所述的第二鍵合玻璃帶有通氣孔，并且所述的通氣孔位于壓阻式壓力傳感器膈膜的下方；所述硅基的正面還形成有濃硼導線，所述濃 硼導線的上方連接有金屬管腳，濃硼導線將傳感器工作區與金屬管腳連通。

2.如權利要求1所述的MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器，其特征在于所述的壓阻式加速度傳感器壓阻區域的淡硼擴散壓阻和壓阻式壓力傳感器壓阻區域的淡硼擴散壓阻的排布方式為：縱向沿硅基的(1,1,0)晶向方向、橫向沿硅基的(1,-1,0)晶向方向分布，縱向壓阻系數、橫向壓阻系數分別為71.8、-66.3。

3.如權利要求1所述的MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器，其特征在于所述的壓阻式加速度傳感器為單懸臂梁設計，壓阻式加速度傳感器壓阻區域的淡硼擴散壓阻為4根，其中2根對橋臂淡硼擴散壓阻對稱分布在懸臂梁根部的應力集中區域，另外2根淡硼擴散壓阻對稱分布在零應力區。

4.如權利要求1所述的MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器，其特征在于所述的壓阻式壓力傳感器采用長方膜設計，壓阻式壓力傳感器壓阻區域的4根淡硼擴散壓阻平行排布。

5.如權利要求1所述的MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器，其特征在于所述的金屬管腳有7個，第一管腳接壓阻式壓力傳感器輸出正、第二管腳接地、第三管腳接壓阻式壓力傳感器輸出負、第四管腳接電源正極、第五管腳接壓阻式加速度傳感器輸出負、第六管腳接地、第七管腳接壓阻式加速度傳感器輸出正，壓阻式壓力傳感器和壓阻式加速度傳感器共用電源正極。

6.如權利要求1～5所述的MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感 器，其特征在于所述的硅基為n型(100)硅片。

7.如權利要求1～5所述的MEMS壓阻式加速度、壓力集成傳感器，其特征在于所述的絕緣鈍化層上方沉積的非晶硅的厚度為2～4μm。