[發(fā)明專(zhuān)利]一種MEMS壓阻式壓力傳感器及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410264612.1
• 申請(qǐng)日: 2014-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104062059B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何野;董健;蔣恒;龍芝劍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇英特神斯科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01L9/06
• 分類(lèi)號(hào): G01L9/06
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所32207
• 代理人: 韓朝暉

1.一種基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器，其特征在于所述的傳感器具有第一鍵合玻璃-硅基-第二鍵合玻璃三明治結(jié)構(gòu)；所述的硅基內(nèi)部形成有壓阻式壓力傳感器膈膜，硅基的正面形成有壓阻式壓力傳感器的壓阻區(qū)域，所述壓阻式壓力傳感器的壓阻區(qū)域位于壓阻式壓力傳感器膈膜的上表面，并且注入有淡硼形成4根淡硼擴(kuò)散壓阻，同時(shí)淡硼擴(kuò)散壓阻的內(nèi)部注入有濃硼形成濃硼歐姆接觸區(qū)，所述壓阻式壓力傳感器壓阻區(qū)域的上方沉積有二氧化硅層，二氧化硅層上方沉積有第一氮化硅層，所述的二氧化硅層和第一氮化硅層一起作為絕緣鈍化層，所述的絕緣鈍化層開(kāi)有引線(xiàn)孔，利用金屬導(dǎo)線(xiàn)連通壓阻區(qū)域，并且壓阻式壓力傳感器壓阻區(qū)域的4根淡硼擴(kuò)散壓阻通過(guò)金屬導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成惠斯頓全橋連接，所述金屬導(dǎo)線(xiàn)的上方沉積有第二氮化硅層，所述第二氮化硅層的上方沉積有非晶硅，所述的非晶硅與第一鍵合玻璃陽(yáng)極鍵合；所述硅基的正面還形成有濃硼導(dǎo)線(xiàn)，所述濃硼導(dǎo)線(xiàn)的上方連接有金屬管腳，濃硼導(dǎo)線(xiàn)將傳感器工作區(qū)與金屬管腳連通，所述硅基的背面與第二鍵合玻璃陽(yáng)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。

2.如權(quán)利要求1所述的基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器，其特征在于所述的壓阻式壓力傳感器壓阻區(qū)域的淡硼擴(kuò)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(shù)、橫向壓阻系數(shù)分別為71.8、-66.3。

3.如權(quán)利要求1所述的基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器，其特征在于所述的壓阻式壓力傳感器采用長(zhǎng)方膜設(shè)計(jì)，壓阻式壓力傳感器壓阻區(qū)域的4根淡硼擴(kuò)散壓阻平行排布。

4.如權(quán)利要求1所述的基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器，其特征在于所述的金屬管腳有4個(gè)，第一管腳接壓阻式壓力傳感器輸出負(fù)，第二管腳接地，第三管腳接壓阻式壓力傳感器輸出正，第四管腳接電源正極。

5.如權(quán)利要求1～4中任一權(quán)利要求所述的基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器，其特征在于所述的硅基為n型(100)硅片。

6.如權(quán)利要求1～4中任一權(quán)利要求所述的基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器，其特征在于所述的第二氮化硅層上方沉積的非晶硅的厚度為2～4μm。

7.如權(quán)利要求1所述的基于陽(yáng)極鍵合封裝的MEMS壓阻式壓力傳感器的制造方法，其特征在于所述的制造方法按如下步驟進(jìn)行：

a)取硅片作為硅基，雙面拋光，清洗，正面熱氧長(zhǎng)一層二氧化硅保護(hù)層，正面光刻膠作掩膜光刻出壓阻式壓力傳感器的壓阻區(qū)域，然后在壓阻區(qū)域注入淡硼，形成淡硼擴(kuò)散壓阻，去除光刻膠；

b)正面光刻膠作掩膜光刻出濃硼導(dǎo)線(xiàn)區(qū)域，并在淡硼擴(kuò)散壓阻區(qū)域光刻出濃硼歐姆接觸區(qū)，然后注入濃硼，形成硅基內(nèi)部的濃硼導(dǎo)線(xiàn)，并在淡硼擴(kuò)散壓阻內(nèi)部形成濃硼歐姆接觸區(qū)，去除光刻膠，退火；

c)先雙面沉積二氧化硅層，再雙面沉積氮化硅層，正面的二氧化硅層和氮化硅層一起作為絕緣鈍化層；

d)正面光刻膠作掩膜光刻出引線(xiàn)孔，干法RIE刻蝕絕緣鈍化層至硅基頂面，去除光刻膠，形成引線(xiàn)孔；

e)正面沉積金屬導(dǎo)線(xiàn)層，正面光刻膠作掩膜光刻出金屬導(dǎo)線(xiàn)及管腳圖形，腐蝕沒(méi)有光刻膠覆蓋區(qū)域的金屬，去除光刻膠，合金化處理，形成金屬導(dǎo)線(xiàn)及金屬管腳；

f)正面沉積一層氮化硅覆蓋金屬導(dǎo)線(xiàn)，隔絕外界與電路，保護(hù)芯片電學(xué)性能；

g)正面光刻膠作掩膜光刻出分片槽圖形，干法RIE刻蝕氮化硅層、二氧化硅層至硅基頂面，去除光刻膠；

h)正面沉積一層非晶硅，在分片槽區(qū)域非晶硅與硅基頂面直接接觸；

i)正面光刻膠作掩膜光刻出傳感器工作區(qū)域以及金屬管腳區(qū)域圖形，RIE刻蝕非晶硅至氮化硅層，去除光刻膠；

j)正面光刻膠作掩膜光刻出金屬管腳區(qū)域圖形，RIE刻蝕氮化硅至金屬管腳層，去除光刻膠；

k)背面光刻膠作掩膜光刻出腐蝕硅窗口，RIE刻蝕氮化硅、二氧化硅至硅基底面，去除光刻膠；

l)氮化硅、二氧化硅層作掩膜濕法腐蝕硅基形成壓阻式壓力傳感器背腔；

m)干法RIE刻蝕背面剩余的氮化硅、二氧化硅至硅基底面，背面進(jìn)行硅-玻璃陽(yáng)極鍵合；

n)正面進(jìn)行非晶硅-玻璃陽(yáng)極鍵合；

o)劃片，實(shí)現(xiàn)單個(gè)芯片的封裝，劃片分兩次完成：第一次劃片，去除金屬管腳上方玻璃；第二次劃片劃去分片槽中結(jié)構(gòu)，分離單個(gè)芯片，完成封裝。