[發(fā)明專利]一種MEMS集成復(fù)合傳感器及其加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510353840.0
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN105174201B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周志健;陳磊;鄺國華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海芯赫科技有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81B7/00;B81B3/00;B81C1/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 張海英,黃建祥

1.一種MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法，其特征在于，在<111>晶向的晶圓上刻蝕用于決定質(zhì)量塊、懸臂梁以及敏感膜厚度的質(zhì)量塊開槽、懸臂梁開槽以及敏感膜開槽；二次刻蝕上述開槽，在各開槽底部形成第二級凹槽；通過刻蝕連通相應(yīng)的第二級凹槽，在質(zhì)量塊、懸臂梁以及敏感膜的下方形成空腔，并保證所述質(zhì)量塊下方的空腔與所述懸臂梁下方的空腔連通；密封各開槽，并于所述晶圓表面生成加速度傳感器的壓敏電阻、壓力傳感器的壓敏電阻以及溫度傳感器的溫敏電阻，并進行金屬布線；通過干法刻蝕刻開硅膜，釋放加速度傳感器結(jié)構(gòu)；

在所述懸臂梁開槽加工完成后刻蝕位于質(zhì)量塊開槽、懸臂梁開槽以及敏感膜開槽底部的第二級凹槽，具體包括以下步驟：

步驟S1′、采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開槽、決定懸臂梁厚度的懸臂梁開槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開槽；

步驟S2′、再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開槽、懸臂梁開槽以及敏感膜開槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級凹槽；

步驟S3′、通過濕法刻蝕連通相應(yīng)第二級凹槽，在所述質(zhì)量塊開槽以及所述敏感膜開槽的下方形成空腔，并保證位于所述懸臂梁開槽下方的空腔與位于質(zhì)量塊開槽下方的空腔相互連通；

步驟S4′、淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將質(zhì)量塊開槽、懸臂梁開槽以及所述敏感膜開槽密封；

步驟S5′、于所述晶圓表面生成加速度傳感器以及壓力傳感器的壓敏電阻和溫度傳感器的溫敏電阻，并進行金屬布線；

步驟S6′、通過干法刻蝕刻開硅膜，釋放加速度傳感器結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法，其特征在于，于所述步驟：采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開槽、決定懸臂梁厚度的懸臂梁開槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開槽前，在所述晶圓表面生長第一掩膜層；

于所述步驟：再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開槽、懸臂梁開槽以及敏感膜開槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級凹槽前，在所述晶圓表面生長第二掩膜層，并刻蝕去除位于所述質(zhì)量塊開槽、懸臂梁開槽以及敏感膜開槽底部的第二掩膜層。

3.一種MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法，其特征在于，在<111>晶向的晶圓上刻蝕用于決定質(zhì)量塊以及敏感膜厚度的質(zhì)量塊開槽以及敏感膜開槽；二次刻蝕上述開槽，在各開槽底部形成第二級凹槽；通過刻蝕連通相應(yīng)的第二級凹槽，在質(zhì)量塊以及敏感膜的下方形成空腔，并保證所述質(zhì)量塊下方的空腔與所述懸臂梁下方的空腔連通，在所述質(zhì)量塊開槽以及所述敏感膜開槽的第二級凹槽加工完成后刻蝕懸臂梁開槽，具體包括以下步驟：

步驟S1、采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開槽；

步驟S2、再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開槽以及敏感膜開槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級凹槽；

步驟S3、通過濕法刻蝕連通相應(yīng)第二級凹槽，在所述質(zhì)量塊開槽以及所述敏感膜開槽的下方形成空腔；

步驟S4、淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將質(zhì)量塊開槽以及所述敏感膜開槽密封；

步驟S5、在所述晶圓上與刻蝕質(zhì)量塊開槽相同的側(cè)面上刻蝕用于決定懸臂梁厚度的懸臂梁開槽；

步驟S6、再次刻蝕所述晶圓，在所述懸臂梁開槽的下部形成決定位于其下方的空腔高度的第二級凹槽；

步驟S7、通過濕法刻蝕連通懸臂梁開槽下部的第二級凹槽，在所述懸臂梁開槽下方形成空腔，并保證位于所述懸臂梁開槽下方的空腔與位于質(zhì)量塊開槽下方的空腔相互連通；

步驟S8、淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將懸臂梁開槽密封；

步驟S9、于所述晶圓表面生成加速度傳感器以及壓力傳感器的壓敏電阻和溫度傳感器的溫敏電阻，并進行金屬布線；

步驟S10、通過干法刻蝕刻開硅膜，釋放加速度傳感器結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法，其特征在于，于所述步驟：采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開槽前，在所述晶圓表面生長第一掩膜層；

于所述步驟：再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開槽以及敏感膜開槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級凹槽前，在所述晶圓表面生長第二掩膜層，并刻蝕去除位于所述質(zhì)量塊開槽、敏感膜開槽底部的第二掩膜層。