[發明專利]硅島膜結構的MEMS壓力傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201510317403.3
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104864988B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 杜少博;何洪濤;王偉忠;楊擁軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所13120
• 代理人: 黃輝本

1.一種硅島膜結構的MEMS壓力傳感器，其特征在于：所述傳感器包括第二硅層（4），所述第二硅層（4）的下表面設有硅島膜結構，所述第二硅層（4）的上表面設有第三絕緣層（5），所述第三絕緣層（5）的上表面設有四個壓阻，四個壓阻通過金屬布線進行互聯構成惠斯通電橋，所述第三絕緣層（5）的上表面設有引線孔（9）；

所述硅島膜結構包括間隔設置的左硅島膜組件、中間硅島膜組件和右硅島膜組件，左硅島膜組件、中間硅島膜組件和右硅島膜組件從上到下為第二絕緣層（3）和第一硅層（2），所述左硅島膜組件和右硅島膜組件的結構相同，所述左硅島膜組件和右硅島膜組件上的第一硅層（2）的厚度大于中間硅島膜組件上的第一硅層（2）的厚度。

2.根據權利要求1所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器，其特征在于：所述左硅島膜組件與中間硅島膜組件之間以及中間硅島膜組件與右硅島膜組件之間形成間隔，所述壓阻（7）與上述間隔相對。

3.一種硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于包括如下步驟：

1）在第一硅層（2）的下表面覆蓋或形成第一絕緣層（1），在第一硅層（2）的上表面覆蓋或形成第二絕緣層（3），在第二絕緣層（3）的上表面覆蓋或形成第二硅層（4），以上多層材料構成SOI材料；

2）在第二硅層（4）的上表面覆蓋或形成第三絕緣層（5）；

3）在所述第三絕緣層（5）的上表面覆蓋或形成一層多晶硅薄膜，并對所述多晶硅薄膜進行高劑量的濃硼摻雜工藝，形成壓阻層（6）；

4）在形成的壓阻層表面通過旋涂的方式涂覆一層光刻膠，并進行光刻工藝，對進行光刻工藝后的壓阻層進行干法刻蝕工藝，去除光刻膠后形成四個壓阻（7）；

5）在壓阻（7）上濺射用于連接四個壓阻的金屬層，在上述步驟處理后的器件的上表面通過化學氣相沉積法淀積鈍化層（8），用于保護器件；

6）利用光刻工藝和刻蝕工藝對鈍化層（8）進行刻蝕，刻蝕的終點為第三絕緣層（5）的上表面，形成壓阻（7）的引線孔（9），將壓阻（7）的引線電極露出；

7）對第一絕緣層（1）進行選擇性刻蝕，刻蝕后的第一絕緣層形成用于刻蝕硅島膜結構的第一掩膜層（10）；

8）對選擇性刻蝕后的第一絕緣層（1）表面進行光刻膠涂覆，利用光刻工藝，形成用于刻蝕所述島膜結構工藝進行時的第二掩膜層（11）；

9）在形成用于刻蝕硅島膜結構的兩層掩膜層后，進行一次刻蝕工藝，刻蝕的深度為所要形成的硅島膜結構的硅島高度，刻蝕到設定深度后去除第二掩膜層（11）；

10）進行另一次刻蝕工藝，刻蝕深度為步驟9）中刻蝕后的第一硅層（2）剩余的厚度，直至刻蝕至第二絕緣層（3）后停止刻蝕，然后去除剩余的第一絕緣層（1）和壓阻下的部分第二絕緣層（3），形成用于承壓的硅島膜結構，最終形成壓力傳感器。

4.根據權利要求3所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于：所述步驟2）中第三絕緣層（5）通過熱氧化或化學氣相沉積法淀積在第二硅層（4）的上表面。

5.根據權利要求3所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于：所述步驟3）中在第三絕緣層（5）的上表面利用化學氣相沉積法淀積多晶硅薄膜，并對所述多晶硅薄膜進行高劑量的濃硼摻雜工藝，所采用的工藝方法為離子注入工藝或高溫擴散工藝，形成壓阻層。

6.根據權利要求3所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于：所述步驟3）中濃硼摻雜濃度為：8Ω-100Ω/□。

7.根據權利要求3所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于：四個壓阻（7）在所述用于承壓的硅島膜結構的最大應力區，以感知最大形變量。

8.根據權利要求3所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于：第一硅層（2）的厚度大于第二硅層（4）的厚度。

9.根據權利要求3所述的硅島膜結構的MEMS壓力傳感器制作方法，其特征在于：所述第二掩膜層（11）為光刻膠層，絕緣層為氧化物或氮化物。