[實(shí)用新型]壓阻式壓力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420580179.8
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN204085748U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;胡維;呂萍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型位于微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓阻式壓力傳感器。

背景技術(shù)

壓力傳感器是MEMS傳感器中最早出現(xiàn)及應(yīng)用的產(chǎn)品之一，依工作原理可分為壓阻式、電容式及壓電式等幾種。其中，壓阻式壓力傳感器具有輸出信號大、后續(xù)處理簡單及適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。靈敏度是壓力傳感器的一個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)，且單晶硅壓阻薄膜厚度的均勻性與一致性決定著壓力傳感器靈敏度的一致性。

目前，壓阻式壓力傳感的單晶硅壓阻薄膜的加工方法有兩種：一種是利用堿性溶液從硅片的背面進(jìn)行各向異性腐蝕，從而在硅片的背面形成背腔的同時(shí)在正面形成單晶硅感壓薄膜。這種方式采用控制腐蝕時(shí)間來控制壓阻薄膜的厚度，不能保證壓阻薄膜厚度在片內(nèi)與片間的均勻性及一致性；另一種較常采用的方法是電化學(xué)腐蝕，該方法能得到可在其上制作壓阻的輕摻雜感壓薄膜，但該種方法需添加較為昂貴的恒電位儀，并采用特殊設(shè)計(jì)的夾具保護(hù)正面不被腐蝕與施加電壓到硅片的正面，這樣一方面提高了設(shè)備成本，另一方面也增加了工藝的復(fù)雜度，使得生產(chǎn)效率很低。

現(xiàn)有的壓阻式壓力傳感器大部分都采用正面進(jìn)氣，壓阻薄膜直接與外界環(huán)境接觸，壓阻膜表面易受污染，可靠性不好；盡管可在芯片表面滴入凝膠來保護(hù)芯片不受污染，但是凝膠價(jià)格貴，大大增加了傳感器成本。

壓阻式壓力傳感器的另一種制作方法是在壓力傳感器的背面或正面鍵合玻璃，但是硅玻璃鍵合溫度高，會影響載流子再分布，影響傳感器性能；而且，硅玻璃鍵合預(yù)留面積要足夠大，防止顆粒的存在影響鍵合質(zhì)量，且使得芯片尺寸大。

因此，有必要對現(xiàn)有的壓力傳感器予以改進(jìn)以解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種方便制作且靈敏度和一致性較好的壓阻式壓力傳感器。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種壓阻式壓力傳感器，所述壓力傳感器包括基片、鍵合在基片正面的第一層晶圓、以及形成在第一層晶圓和基片之間的真空腔體，所述基片具有襯底、設(shè)置在襯底正面的第一絕緣層和設(shè)置在第一絕緣層正面與第一層晶圓之間的可動敏感膜層，所述襯底形成有將可動敏感膜層背面向下暴露的背腔。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基片和第一層晶圓之間采用Al-Ge鍵合，其中所述第一層晶圓具有形成在朝向基片一側(cè)的雙島以及設(shè)置在雙島表面的Ge金屬連接層，所述基片具有與Ge金屬連接層鍵合的Al金屬對接部，所述真空腔體形成在雙島和基片之間。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可動敏感膜層正面設(shè)置有摻雜區(qū)域，所述基片還具有設(shè)置在可動敏感膜層正面的絕緣復(fù)合層以及貫穿絕緣復(fù)合層而連接摻雜區(qū)域的壓焊點(diǎn)，所述Al金屬對接部設(shè)置在所述絕緣復(fù)合層正面、并位于摻雜區(qū)域上方。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絕緣復(fù)合層包括淀積在可動敏感膜層正面的氧化硅層、淀積在氧化硅層正面的氮化硅層以及淀積在氮化硅層正面的又一氧化硅層，或者也可為僅包括淀積在可動敏感膜層正面的氧化硅層和淀積在氧化硅層正面的氮化硅層。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述摻雜區(qū)域包括輕摻雜區(qū)域和重?fù)诫s區(qū)域；所述輕摻雜區(qū)域位于背腔正上方，所述重?fù)诫s區(qū)域位于背腔外側(cè)；所述壓焊點(diǎn)通過在絕緣復(fù)合層上設(shè)置通孔而與部分重?fù)诫s區(qū)域相連接，所述Al金屬對接部位于重?fù)诫s區(qū)域正上方，并與壓焊點(diǎn)間隔設(shè)置。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述背腔呈上大下小型設(shè)置。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型壓力傳感器中直接形成在第一絕緣層上的可動敏感膜層的厚度直接定義了壓力傳感器的膜厚，方便對可動敏感膜層的厚度進(jìn)行控制，且可保證可動敏感膜層的靈敏度和一致性；并且基片和第一層晶圓之間采用Al-Ge鍵合，鍵合質(zhì)量好；另外，將真空腔體設(shè)置在可動敏感膜層正面，背腔設(shè)置在背面而采用背面進(jìn)氣，可保護(hù)可動敏感膜層表面不受污染。總的來說，基于本實(shí)用新型壓力傳感器，具有鍵合質(zhì)量好、背面進(jìn)氣可靠性高、方便控制膜厚、靈敏度和一致性好等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1至圖7A及圖8至圖12是本實(shí)用新型壓阻式壓力傳感器的制作過程示意圖。

圖7B是圖7A的俯視圖示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。