[發(fā)明專利]硅-玻璃-硅結(jié)構(gòu)聲表面波溫度和壓力集成傳感器及制備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610293100.7
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105784189B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 傘海生;周鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門縱能電子科技有限公司
• 主分類號: G01K11/26
• 分類號: G01K11/26;G01L1/25
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.硅-玻璃-硅結(jié)構(gòu)聲表面波溫度和壓力集成傳感器，其特征在于為硅-玻璃-硅三明治結(jié)構(gòu)，壓力傳感器集成在上層的硅基感壓薄膜上，溫度傳感器集成在底部的硅基底上，硅基底與上層硅基感壓薄膜通過玻璃框架隔離；所述硅基底和硅基感壓薄膜分別與玻璃框架鍵合形成三明治結(jié)構(gòu)空腔，聲表面波器件被封閉在空腔內(nèi)部，實現(xiàn)與外界環(huán)境隔離；硅基感壓薄膜上的聲表面波壓力傳感器和硅基底上的聲表面波溫度傳感器的電極分別從玻璃框架與硅基感壓薄膜和硅基底的鍵合界面引出到外面；兩個傳感器電極并聯(lián)連接，實現(xiàn)輸出信號的差分處理；

所述硅-玻璃-硅結(jié)構(gòu)的聲表面波溫度和壓力集成傳感器由以下方法制造：

1)制備硅基底，具體方法如下：

(1)利用掩膜板和光刻膠在硅基底上正方形區(qū)域內(nèi)使用磁控濺射技術(shù)沉積氧化鋅壓電薄膜，壓電薄膜區(qū)域應小于硅基底的面積，保留硅基底邊緣區(qū)域與玻璃框架鍵合；

(2)利用掩膜板和光刻膠在壓電薄膜上沉積一層金屬插指換能器和反射柵，并包含有兩個電極引出到硅基底邊緣區(qū)域，制成聲表面波溫度傳感器；

2)制備硅基感壓薄膜，具體方法如下：

(1)利用掩膜板和光刻膠在硅基感壓薄膜上正方形區(qū)域內(nèi)使用磁控濺射技術(shù)沉積氧化鋅壓電薄膜，壓電薄膜區(qū)域應小于硅基感壓薄膜的面積，保留硅基感壓薄膜邊緣區(qū)域與玻璃框架鍵合；

(2)利用掩膜板和光刻膠在壓電薄膜上沉積一層金屬插指換能器和反射柵，并包含有兩個電極引出到硅基感應薄膜邊緣區(qū)域，制成聲表面波壓力傳感器，其方向應與硅基底上聲表面波器件呈90度角；

3)硅基底、硅基感壓薄膜與玻璃框架的鍵合，形成三明治結(jié)構(gòu)空腔，具體方法如下：

(1)通過金屬掩膜板使用濕法或者干法對玻璃進行刻蝕，獲得中空的玻璃框架，同時將溫度傳感器電極上方區(qū)域刻蝕使電極暴露出；

(2)通過鍵合工藝將玻璃框架和硅基底鍵合在一起；

(3)通過鍵合工藝將玻璃框架和硅基感壓薄膜鍵合在一起，形成三明治結(jié)構(gòu)空腔；

4)以SOI晶圓片中的掩埋氧化硅層為腐蝕停止層，通過濕法刻蝕工藝刻蝕SOI晶圓片的襯底層，留下SOI晶圓片的器件層作為壓力傳感器的硅基感壓薄膜；在硅基感壓薄膜上刻蝕出四個電極區(qū)域，刻蝕區(qū)域為溫度傳感器和壓力傳感器電極區(qū)域的上方，分別以玻璃框架與硅基感壓薄膜鍵合的界面和硅基感壓薄膜上的鑲嵌電極為刻蝕停止層；使用劃片機將陣列器件進行裂片，得到單個器件；使用鋁絲壓焊機拉出引線，制得硅-玻璃-硅結(jié)構(gòu)的聲表面波溫度和壓力集成傳感器。

2.如權(quán)利要求1所述硅-玻璃-硅結(jié)構(gòu)聲表面波溫度和壓力集成傳感器，其特征在于所述硅基底采用玻璃基底或壓電陶瓷基底代替。

3.如權(quán)利要求1所述硅-玻璃-硅結(jié)構(gòu)聲表面波溫度和壓力集成傳感器，其特征在于所述聲表面波溫度傳感器和壓力傳感器的金屬插指換能器、反射柵和電極由紫外光刻技術(shù)沉積金屬薄膜，經(jīng)由剝離后制成，該金屬薄膜為金或鋁。