本发明涉及的是微电子机械系统领域,尤其是一种压阻式压力传感器的制备方法。
背景技术:
1、mems压力传感器广泛用于汽车、航天、军事、医疗卫生等领域,其中mems压阻式压力传感器由于结构和加工工艺简单、信号提取容易,是目前应用最为广泛的一类压力传感器。灵敏度和线性度是压力传感器的两个重要的技术指标,对于传统的c型硅杯结构压力传感器,一般通过减薄敏感薄膜厚度来提高灵敏度,但该方法会导致非线性增大,因此,这种平膜结构不适合低量程压力传感器,一般用于中高量程的压力传感器中。
2、为了解决这种问题,发展出了岛膜结构的压力传感器,岛膜结构在相同的膜厚下可以获得比平膜结构更高的灵敏度并减小非线性。另外,为了提高压力传感器的使用温度,发展出了soi岛膜结构的压力传感器。由于生产工艺限制,这种结构的压力传感器的制备受到了较多的限制,包括但不限于:1)干法刻蚀需要多层掩膜、多次刻蚀,影响刻蚀效率;2)湿法刻蚀后腔体侧壁与底部会形成大于90°的夹角,不利于缩小芯片面积,硅片的利用率低,也限制了该工艺在小体积压力传感器中的应用。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提供一种压阻式压力传感器及其制备方法,其采用5层soi硅片和普通硅片制得,加工工艺简单,成本低。
2、第一方面,本发明提供一种压阻式压力传感器的制备方法,该压阻式压力传感器采用5层soi硅片和普通硅片制成。其中,5层soi硅片包括由上至下依次布置的第一结构层、第一埋氧层、第二结构层、第二埋氧层及衬底层。
3、制备方法包括如下步骤:
4、s01:在5层soi硅片的第一结构层上刻蚀形成岛状结构;
5、s02:使普通硅片的上下表面氧化形成氧化膜后,双面光刻形成通孔的刻蚀图形、双面同时刻蚀形成通孔;
6、s03:将5层soi硅片的形成有岛状结构的第一结构层与形成有通孔的普通硅片键合连接;
7、s04:去除5层soi硅片的衬底层和第二埋氧层;
8、s05:在5层soi硅片的第二结构层上制作压敏电阻。
9、进一步地,步骤s01中包括如下步骤:在第一结构层上光刻形成岛状结构的刻蚀图形后,通过干法或湿法刻蚀形成岛状结构。
10、在一些实施方式中,步骤s04中,通过干法刻蚀去除衬底层以及第二埋氧层。
11、进一步地,步骤s03中键合连接的方式为硅硅键合或金硅键合。
12、进一步地,第一结构层11的厚度为50~150μm;
13、进一步地,第二结构层13的厚度为2μm~5μm。
14、进一步地,在步骤s05后还包括:
15、步骤s06:在第二结构层上沉积第四绝缘层;
16、步骤s07:在第四绝缘层上光刻形成引线孔的刻蚀图形后,刻蚀第四绝缘层形成第一引线孔。
17、进一步地,在步骤s07后还包括:
18、步骤s08:在第四绝缘层上沉积钝化层;
19、步骤s09:在钝化层上光刻形成引线孔的刻蚀图形后,刻蚀钝化层形成第二引线孔。
20、进一步地,在步骤s09后还包括步骤s10:在钝化层上制作电极引线。
21、第二方面,本发明还提供一种压阻式压力传感器,由第一方面的制备方法制得。压阻式压力传感器包括由上至下依次设置的压敏电阻层、硅岛层和基底层,压敏电阻层设有压敏电阻,硅岛层设有岛状结构,基底层设有通孔。其中,压敏电阻层由5层soi硅片的第二结构层制得;硅岛层由5层soi硅片的第一结构层制得,基底层由普通硅片制成。
22、本公开的特点及优点包括:在5层soi硅片的第一结构层上形成岛状结构,在第二结构层上制作压敏电阻,由于5层soi硅片的第一结构层和第二结构层的厚度均可定制,因此,用于制作岛状结构的结构层和用于制作压敏电阻的结构层的厚度均可控,使得敏感膜的厚度可控。由于可定制较薄的第一结构层,因此,可避免干法刻蚀加工岛状结构的过程中多层掩膜及刻蚀去除多余的结构层厚度或硅片厚度,也可通过湿法刻蚀加工岛状结构,尤其适用于小体积压力传感器的制作;又由于可定制较薄的第二结构层,可提高压力传感器耐高温性能;又由于第一结构层和第二结构层的厚度均可定制,可控制敏感膜的厚度,该方法可同时适用于加工低量程和中高量程的压力传感器。
23、本发明的压阻式压力传感器的制备方法,其加工工艺简单,芯片利用率高,成本低,同时适用于加工低量程和中高量程的压力传感器。本发明的压阻式压力传感器,灵敏度高,耐高温性能好。
1.压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,所述压阻式压力传感器采用5层soi硅片(100)和普通硅片(200)制成,所述5层soi硅片(100)包括由上至下依次布置的第一结构层(11)、第一埋氧层(12)、第二结构层(13)、第二埋氧层(14)及衬底层(15),制备方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,步骤s01中包括如下步骤:在第一结构层(11)上光刻形成岛状结构的刻蚀图形后,通过干法或湿法刻蚀形成岛状结构(112)。
3.根据权利要求2所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,步骤s04中,通过干法刻蚀去除所述衬底层(15)以及第二埋氧层(14)。
4.根据权利要求3所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,步骤s03中键合连接的方式为硅硅键合或金硅键合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,所述第一结构层(11)的厚度为50~150μm。
6.根据权利要求5所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,第二结构层(13)的厚度为2μm~5μm。
7.根据权利要求6所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,在步骤s05后还包括:
8.根据权利要求7所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,在步骤s07后还包括:
9.根据权利要求8所述的压阻式压力传感器的制备方法,其特征在于,在步骤s09后还包括步骤s10:在所述钝化层(420)上制作电极引线(500)。
10.一种采用权利要求1至9中任一项所述的制备方法制得的压阻式压力传感器,其特征在于,包括由上至下依次设置的压敏电阻层(610)、硅岛层(620)和基底层(630),所述压敏电阻层(610)设有压敏电阻(300),所述硅岛层(620)设有岛状结构(112),所述基底层(630)设有通孔(22);