[發(fā)明專利]高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910318111.X
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110040682B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家疇;李昕欣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02;G01P15/12
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

1.一種高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供襯底；

于所述襯底正面的預(yù)設(shè)位置進(jìn)行硼離子注入；

于所述襯底的正面及背面均分別依次形成第一氧化硅層及低應(yīng)力氮化硅層；

于所述襯底的正面形成若干排平行間隔排布的釋放窗口，所述釋放窗口定義出懸臂梁的位置、形狀及厚度；

于所述釋放窗口側(cè)壁及底部沉積保護(hù)層；

去除所述釋放窗口底部的所述保護(hù)層，并依據(jù)所述釋放窗口繼續(xù)刻蝕所述襯底以于所述釋放窗口下方形成自所述釋放窗口底部延伸至所述襯底內(nèi)的深槽；

依據(jù)所述深槽橫向刻蝕所述襯底，以于所述襯底內(nèi)形成內(nèi)部刻蝕緩沖腔體；

于所述釋放窗口的側(cè)壁、所述內(nèi)部刻蝕緩沖腔體的側(cè)壁及所述內(nèi)部刻蝕緩沖腔體的上下表面形成低應(yīng)力多晶硅層；

對上一步驟所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫處理，注入的所述硼離子擴(kuò)散以形成壓敏電阻，且于所述低應(yīng)力多晶硅層表面形成氧化硅鈍化層；

自所述襯底背面刻蝕所述襯底直至位于所述內(nèi)部刻蝕緩沖腔體底部的所述氧化硅鈍化層，以于所述襯底的背面形成溝槽，所述溝槽定義出所述懸臂梁及質(zhì)量塊的位置及形狀；

去除位于所述內(nèi)部刻蝕緩沖腔體底部的所述氧化硅鈍化層；

于所述襯底的正面制備引線孔，于所述引線孔內(nèi)形成金屬引線，并于位于所述襯底正面的熱氧化層的上表面形成焊盤；所述金屬引線與所述壓敏電阻相連接，所述焊盤與所述金屬引線及所述壓敏電阻相連接；

提供鍵合襯底，所述鍵合襯底的一表面形成有凹槽，將所述鍵合襯底鍵合于所述襯底的背面，所述鍵合襯底形成有所述凹槽的表面為鍵合面；所述鍵合襯底鍵合于所述襯底的背面之后，所述凹槽覆蓋所述懸臂梁及所述質(zhì)量塊對應(yīng)的區(qū)域；

自所述襯底正面刻蝕所述襯底以釋放所述懸臂梁及所述質(zhì)量塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述襯底包括(111)單晶硅片，各排所述釋放窗口沿211晶向排布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，于所述襯底的正面進(jìn)行硼離子注入之前還包括于所述襯底的正面及背面均形成熱氧化硅層的步驟。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，于所述釋放窗口側(cè)壁及底部沉積所述保護(hù)層之前還包括去除所述襯底正面的所述低應(yīng)力氮化硅層的步驟。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述第一氧化硅層及所述保護(hù)層均包括TEOS氧化硅層；所述保護(hù)層形成于所述釋放窗口側(cè)壁及底部的同時還形成于位于所述襯底正面的所述第一氧化硅層的表面及位于所述襯底背面的所述低應(yīng)力氮化硅層的表面；形成所述內(nèi)部刻蝕緩沖腔體之后且形成所述低應(yīng)力多晶硅層之前還包括去除位于所述襯底正面的所述第一氧化硅層的表面的所述TEOS氧化硅層、所述釋放窗口側(cè)壁的所述TEOS氧化硅層及位于所述襯底背面的所述低應(yīng)力氮化硅層的表面的所述TEOS氧化硅層的步驟。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述深槽的深度取自d₁及d₂中的最大值，其中，

d₁≥20+T×n-h

d₂≥L/tan(19.47°)

其中，d₁及d₂為所述深槽的深度，T為所述襯底背面到所述內(nèi)部刻蝕緩沖腔體底部的所述氧化硅鈍化層間的厚度，h為所述懸臂梁的厚度，L為任意一排所述釋放窗口中相鄰所述釋放窗口之間的間距，n為干法刻蝕單晶硅襯底的均勻性。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，位于所述釋放窗口的側(cè)壁的所述低應(yīng)力多晶硅層的厚度小于所述釋放窗口寬度的一半。