[發明專利]一種MEMS壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011597567.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112284578B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 黃曉東;張鵬飛;張志強
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，包括體硅層（1）、埋氧層（10）、襯底（2）、壓敏電阻（3）、第一鈍化層（5）、電極層（6）、第二鈍化層（7）；所述體硅層（1）位于襯底（2）上表面，所述埋氧層（10）位于所述體硅層（1）上表面，所述體硅層（1）內部設有空腔（11），所述空腔（11）正上方的體硅層（1）與所述埋氧層（10）共同形成壓力敏感薄膜（8）；所述壓敏電阻（3）位于所述埋氧層（10）上表面，所述第一鈍化層（5）為位于所述埋氧層（10）上表面的長方體殼體，所述長方體殼體的頂部中央設有通孔（9），所述第一鈍化層（5）蓋合在所述壓敏電阻（3）上，與所述壓敏電阻（3）之間的空隙構成隔離腔（4）；所述電極層（6）位于所述第一鈍化層（5）的上表面，并通過所述通孔（9）與所述壓敏電阻（3）連接；所述第二鈍化層（7）位于所述電極層（6）的上表面。

2.根據權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器包括設置在所述埋氧層（10）上表面的共四個所述壓敏電阻（3），四個所述壓敏電阻（3）分別設置在所述空腔（11）四邊的中點正上方位置，每個所述壓敏電阻（3）單獨設置有所述第一鈍化層（5）、電極層（6）、第二鈍化層（7）；四個所述壓敏電阻（3）采用惠斯通電橋方式連接。

3.根據權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述電極層（6）完全覆蓋所述第一鈍化層（5）的上表面。

4.根據權利要求1所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述第一鈍化層（5）和第二鈍化層（7）的材料和厚度均一致。

5.根據權利要求1-4任一所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述襯底（2）的材料為單晶硅或玻璃，厚度為200-2000μm。

6.根據權利要求1-4任一所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述壓力敏感薄膜（8）的厚度為1-50μm。

7.根據權利要求1-4任一所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述第一鈍化層（5）的材料為二氧化硅或氮化硅，厚度為1-20μm。

8.根據權利要求7所述的MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述第一鈍化層（5）的材料為氫化二氧化硅或氫化氮化硅。

9.一種制備如權利要求1-8任一所述MEMS壓力傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：準備SOI片，所述SOI片由體硅層（1）、埋氧層（10）和器件層構成；

步驟2：通過對SOI片的器件層進行光刻和離子注入，形成壓敏電阻（3）；

步驟3：通過剝離技術和電子束蒸發在壓敏電阻（3）的上表面和側壁制備犧牲層；

步驟4：通過等離子體增強化學氣相沉積和光刻在犧牲層表面制備第一鈍化層（5），并通過光刻在第一鈍化層（5）和犧牲層的中央形成通孔（9）；

步驟5：在第一鈍化層（5）的上表面通過剝離技術和電子束蒸發制備電極層（6），并通過光刻在電極層（6）和第一鈍化層（5）中形成犧牲層腐蝕孔，再通過腐蝕犧牲層在第一鈍化層（5）和壓敏電阻（3）之間形成隔離腔（4）；

步驟6：通過等離子體增強化學氣相沉積和光刻在電極層（6）上表面淀積形成第二鈍化層（7），所述第二鈍化層（7）密封犧牲層腐蝕孔；

步驟7：對體硅層（1）的下表面進行光刻，形成開放腔體；

步驟8：準備一片襯底（2），通過陽極鍵合使襯底（2）和SOI片底部貼合，形成空腔（11），完成所述MEMS壓力傳感器的制備。