[發(fā)明專(zhuān)利]一種諧振型SAW溫度、壓力集成傳感器及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010679007.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111721365A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕思茹;蔡春華;金紀(jì)東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01D21/02;G01K11/26;G01L1/25
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種諧振型SAW溫度、壓力集成傳感器及制備方法。制備時(shí)，以硅片襯底的對(duì)稱(chēng)軸為分界線(xiàn)，在對(duì)稱(chēng)軸的兩側(cè)分別制作為測(cè)試溫度的傳感器和測(cè)試壓力的傳感器。本發(fā)明通過(guò)采用了外延單晶硅封腔工藝，使得其在硅片襯底一側(cè)的內(nèi)部中成一個(gè)單晶硅密封的空腔腔體，從而實(shí)現(xiàn)了能夠在同一硅襯底上對(duì)兩種物理參量的測(cè)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了器件的適用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子制造領(lǐng)域，具體涉及一種諧振型SAW溫度、壓力集成傳感器及制備方法。

背景技術(shù)

在生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要對(duì)各種各樣的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，溫度和壓力作為系統(tǒng)的基本參量，因此對(duì)二者的測(cè)量尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在高溫、高壓力、強(qiáng)電磁干擾等的極端環(huán)境下的生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)越來(lái)越多，因此原始的使用熱電偶或半導(dǎo)體材料制成的溫度傳感器有局限性。

而基于諧振型SAW的溫度傳感器能夠做到無(wú)線(xiàn)無(wú)源，即該傳感器無(wú)需任何能量提供，可實(shí)現(xiàn)絕對(duì)無(wú)源。經(jīng)過(guò)測(cè)定，SAW傳感器在高溫、高壓力、強(qiáng)電磁干擾等極端惡劣環(huán)境中，依然保持優(yōu)異的性能。但是現(xiàn)階段常規(guī)制備SAW傳感器的方法所制備出的傳感器，只單獨(dú)具有測(cè)量溫度或壓力的功能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有工藝中不能同時(shí)兼具制造具有溫度和壓力測(cè)試功能的SAW傳感器的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種諧振型SAW溫度、壓力集成傳感器及制備方法。

實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種制備諧振型SAW兼具溫度和壓力測(cè)試傳感器的方法，以硅片襯底的對(duì)稱(chēng)軸為分界線(xiàn)，在對(duì)稱(chēng)軸的兩側(cè)分別制作為測(cè)試溫度的傳感器和測(cè)試壓力的傳感器，包括以下具體步驟：

(1)在對(duì)稱(chēng)軸的單側(cè)，在硅片襯底的內(nèi)部制備密封的空腔；

(2)在硅片襯底的表面，位于對(duì)稱(chēng)軸的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的設(shè)置無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸單元。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(1)中在硅片襯底內(nèi)部制備密封的空腔的步驟如下：

(1-1)在硅片襯底上刻蝕若干條平行的條形槽；

(1-2)對(duì)條形槽的底端部分進(jìn)行腐蝕，使各條形槽的下端連接成相通的腔體；

(1-3)采用外延生長(zhǎng)工藝對(duì)上端未被腐蝕的條形槽外延生長(zhǎng)單晶硅，將下端的腔體密封。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(1-1)中，以(001)晶面為基準(zhǔn)面，按晶向指向方向?qū)杵r底進(jìn)行刻蝕。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(1-2)中，按[0 1 0]、和晶向指向方向?qū)杵r底進(jìn)行刻蝕。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外延工藝為選取方向?yàn)?00籽晶固定在籽晶桿上，籽晶桿從位于腔體和條形槽交界面的位置以起始點(diǎn)并逐步上升，填充條形槽之間的間隙空間。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括對(duì)完成步驟(1-3)的硅片的表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光處理。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述腔體的高度為4-6μm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸單元的制備包括如下步驟：

(2-1)在硅片襯底的表面依次制作一層氧化硅層和氮化硅層；

(2-2)在氮化硅層的上方，對(duì)稱(chēng)的設(shè)置覆蓋半側(cè)硅片襯底部分面積的壓電材料氮化鋁層；

(2-3)采用光刻印刷法，在兩側(cè)氮化鋁層的上方同時(shí)濺射金屬層制作SAW諧振器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，兩側(cè)的壓電材料層的間距至少為220um；與所述空腔同側(cè)的氮化鋁層位于所述空腔的正上方。