[發明專利]一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201510492727.0
• 申請日: 2015-08-12
• 公開（公告）號: CN105181011A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 曾鴻江;胡國俊;劉瑩;盛文軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器，其特征在于，包括上蓋板、下蓋板、硅片、懸臂梁、質量塊、多個壓阻條、絕緣層、金屬引線、中間層；

所述上蓋板上開設第一凹槽和第二凹槽，所述硅片的反面分別開設第一凹陷區和第二凹陷區，所述懸臂梁的一端固定在硅片的反面，另一端懸空，所述質量塊設置在懸臂梁的懸空端上，所述懸臂梁位于第一凹陷區的底部，第一凹陷區連通上蓋板上對應的第一凹槽；所述硅片的正面分別摻雜制得多個加速度壓阻條和壓力壓阻條，所述加速度壓阻條設置于懸臂梁和/或質量塊上，所述第二凹陷區的底部和壓力壓阻條之間形成壓力感應膜，第二凹槽正對壓力壓阻條；所述絕緣層覆蓋在硅片的正面，金屬引線設置在絕緣層之上，金屬引線分別連通各個壓阻條；所述上蓋板通過中間層鍵合在硅片的正面，所述下蓋板鍵合在硅片的反面，所述下蓋板上正對壓力感應膜的一面開設導氣孔。

2.根據權利要求1所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器，其特征在于，所述壓阻條和金屬引線的接觸區域通過重摻雜設有重摻雜區。

3.根據權利要求1所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器，其特征在于，所述壓力壓阻條構成惠斯通全橋結構，所述加速度壓阻條構成惠斯通全橋結構。

4.一種如權利要求1所述的封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)準備一片襯底單晶硅片；

(2)利用摻雜工藝在硅片正面形成壓阻條、歐姆接觸區和重摻雜區；

(3)在硅片的反面沉積兩層絕緣層，在硅片的正面沉積一層絕緣層，在硅片正面的絕緣層上圖形化以及刻蝕出電學接觸孔；

(4)在硅片正面的絕緣層上沉積出金屬層，并通過刻蝕將金屬層圖形化，引出金屬引線，金屬引線通過絕緣層的電學接觸孔與壓阻條形成電連接；

(5)對硅片反面的絕緣層依次進行圖形化和刻蝕，分別作為第一次和第二次腐蝕的掩膜，最外層的絕緣層作為第二次腐蝕的掩膜，內層的絕緣層作為第一次腐蝕的掩膜；

(6)通過濕法腐蝕工藝對硅片進行第一次腐蝕，對硅片進行各向異性腐蝕，制得第一凹陷區和第二凹陷區；

(7)通過刻蝕工藝，以硅片反面最外層的絕緣層作為掩膜刻蝕里層的絕緣層，使得里層絕緣層的腐蝕窗口與外層絕緣層完全一致，形成第二次腐蝕掩膜，然后進行第二次各向異性腐蝕，最終在加速度傳感器上形成質量塊和懸臂梁的結構，而壓力傳感器上形成一個平整的壓力感應膜結構；

(8)利用刻蝕工藝，去除硅片反面的兩層絕緣層；

(9)在硅片的反面鍵合下蓋板；

(10)利用圖形化和刻蝕工藝，把質量塊和懸臂梁刻蝕釋放出來；

(11)在硅片的正面沉積中間層，然后在中間層上鍵合上蓋板。

5.根據權利要求4所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，所述圖形化工藝選自光刻工藝、聚焦離子束刻蝕、激光掃描刻蝕工藝中的任一種。

6.根據權利要求4所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，所述摻雜工藝選自離子注入摻雜、涂源擴散摻雜中的任一種。

7.根據權利要求4所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，絕緣層的沉積工藝選自氧化、低壓化學氣相沉積、等離子增強化學氣相沉積、濺射沉積工藝、溶膠凝膠工藝、有機材料涂覆固化工藝中任一種；沉積的材料選用二氧化硅、氮化硅、二氧化硅和氮化硅復合膜、有機薄膜中的任一種，制得的絕緣層的厚度范圍為1nm～100μm。

8.根據權利要求4所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，金屬層的沉積工藝選自濺射沉積、電子束蒸發沉積、加熱蒸發沉積、電鍍沉積、化學鍍沉積、化學沉積中的任一種，所沉積的金屬層的厚度范圍為1nm～100μm。

9.根據權利要求4所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)、(5)、(7)、(8)中的絕緣掩膜刻蝕工藝選自干法離子刻蝕、XeF、HF氣體腐蝕、濕法各向異性腐蝕、濕法各向同性腐蝕、聚焦離子束刻蝕、激光刻蝕中的任一種。

10.根據權利要求4所述的一種封裝結構的壓力、加速度二合一傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)、(7)中的腐蝕工藝選自KOH溶液腐蝕、TMAH溶液腐蝕中的任一種。