[發明專利]基于二維電子氣的MEMS高溫壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201711103665.5
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107957304A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張明亮;季安;王曉東;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種基于二維電子氣的MEMS壓力傳感器，包括：襯底和玻璃板，其中所述襯底的背面有一背腔，所述襯底的背面與所述玻璃板鍵合，所述背腔與所述襯底的正面之間的部分構成感壓薄膜，所述感壓薄膜上設置有二維電子氣層形成的壓敏電阻條，所述感壓薄膜和所述壓敏電阻條上設置有絕緣層，所述壓敏電阻條兩端的絕緣層被刻蝕形成電學接觸孔，所述壓敏電阻條兩端和所述電學接觸孔上沉積有第一金屬層，所述第一金屬層上設置有第二金屬層，所述第二金屬層形成電學互聯引線和壓焊塊。

2.如權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述襯底選自硅片上鎵氮鋁鎵氮，寶石襯底上鎵氮鋁鎵氮。

3.如權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述壓敏電阻條的形狀是直線、折線或多折曲線，構成惠斯通電橋或半橋、或單獨使用。

4.如權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述絕緣層的材料選自二氧化硅或氮化硅。

5.如權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述第一金屬層的材料選自Ti、Ni、Al、Au、Pt、Pd、Mo、W、Ta中的一種或幾種、或其組合合金，優選地，所述第二金屬層的材料為鋁、銅、錫、金或者它們的合金。

6.如權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述玻璃板無孔，背腔處于真空，形成絕壓芯片；或者玻璃有通孔，構成差壓芯片。

7.權利要求1-6中任一項所述MEMS壓力傳感器的制備方法，包括：

步驟1：在正面具有二維電子氣層的襯底上進行光刻，定義壓敏電阻條的形狀和位置，通過刻蝕電學隔離二維電子氣層，形成壓敏電阻條；

步驟2：在所述襯底的正面生長絕緣層，用于鈍化保護所述壓敏電阻條；

步驟3：進行正面光刻，刻蝕所述絕緣層，在所述壓敏電阻條的兩端形成電學接觸孔；

步驟4：淀積第一金屬層，合金退火，使所述第一金屬層與所述壓敏電阻條形成歐姆接觸，所述第一金屬層為耐高溫金屬層；

步驟5：在所述第一金屬層上形成第二金屬層，用于形成電學互聯引線及壓焊塊；

步驟6：背面襯底減薄，再生長一掩膜層；

步驟7：進行背面光刻，刻蝕所述掩膜層，再深刻蝕形成一背腔，獲得感壓薄膜；

步驟8：將玻璃板與襯底的背面對準鍵合。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟2中的所述絕緣層通過PECVD、LPCVD或APCVD來形成。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述第一金屬層和第二金屬層通過電子束蒸發或磁控濺射形成。

10.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟6中采用研磨拋光工藝進行襯底減薄，所述掩模層是介質層或金屬層。