(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 104062059 A
(43)申请公布日 2014.09.24
(21)申请号 CN201410264612.1
(22)申请日 2014.06.13
(71)申请人 浙江工业大学
    地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路18号浙江工业大学科技处
(72)发明人 蒋恒 孙笠 董健
(74)专利代理机构 杭州天正专利事务所有限公司
    代理人 黄美娟
(51)Int.CI
      G01L9/06
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      一种MEMS压阻式压力传感器及其制造方法
(57)摘要
      一种MEMS压阻式压力传感器及其制造方法。本发明提供了一种基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，所述的传感器具有第一键合玻璃-硅基-第二键合玻璃三明治结构；所述硅基通过采用表面微加工技术与体微加工技术制造带有淡硼扩散压阻的膈膜作为压阻式压力传感器结构，并且利用二次阳极键合技术进行圆片级封装，第一次阳极键合采用硅-玻璃阳极键合，第二次阳极键合利用非晶硅-玻璃阳极键合技术的封装解决了传统硅-玻璃阳极键合过程中容易击穿硅表面PN结和产生离子污染等缺点；本发明压力传感器结构新颖、重量轻、体积小、稳定性好、抗污染能力强、可靠性好，在航空航天、军事、汽车、环境监测等领域具有一定的应用前景。
法律状态
汽车的传感器
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征            在于所述的传感器具有第一键合玻璃-硅基-第二键合玻璃三明治结            构；所述的硅基内部形成有压阻式压力传感器膈膜，硅基的正面形成            有压阻式压力传感器的压阻区域，所述压阻式压力传感器的压阻区域            位于压阻式压力传感器膈膜的上表面，并且注入有淡硼形成4根淡硼            扩散压阻，同时淡硼扩散压阻的内部注入有浓硼形成浓硼欧姆接触            区，所述压阻式压力传感器压阻区域的上方沉积有二氧化硅层，二氧            化硅层上方沉积有第一氮化硅层，所述的二氧化硅层和第一氮化硅层            一起作为绝缘钝化层，所述的绝缘钝化层开有引线孔，利用金属导线            连通压阻区域，并且压阻式压力传感器压阻区域的4根淡硼扩散压阻            通过金属导线构成惠斯顿全桥连接，所述金属导线的上方沉积有第二           
氮化硅层，所述第二氮化硅层的上方沉积有非晶硅，所述的非晶硅与            第一键合玻璃阳极键合；所述硅基的正面还形成有浓硼导线，所述浓            硼导线的上方连接有金属管脚，浓硼导线将传感器工作区与金属管脚            连通，所述硅基的背面与第二键合玻璃阳极键合，所述的第二键合玻            璃带有通气孔，并且所述的通气孔位于压阻式压力传感器膈膜的下            方。           
2.如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力            传感器，其特征在于所述的压阻式压力传感器压阻区域的淡硼扩散压            阻的排布方式为：纵向沿硅基的(1,1,0)晶向方向、横向沿硅基的            (1,-1,0)晶向方向分布，纵向压阻系数、横向压阻系数分别为71.8、            -66.3。           
3.如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力            传感器，其特征在于所述的压阻式压力传感器采用长方膜设计，压阻            式压力传感器压阻区域的4根淡硼扩散压阻平行排布。           
4.如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力            传感器，其特征在于所述的金属管脚有4个，第一管脚接压阻式压力            传感器输出负，第二管脚接地，第三管
脚接压阻式压力传感器输出正，            第四管脚接电源正极。           
5.如权利要求1～4所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压            力传感器，其特征在于所述的硅基为n型(100)硅片。           
6.如权利要求1～4所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压            力传感器，其特征在于所述的第二氮化硅层上方沉积的非晶硅的厚度            为2～4μm。           
7.如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力            传感器的制造方法，其特征在于所述的制造方法按如下步骤进行：           
a)取硅片作为硅基，双面抛光，清洗，正面热氧长一层二氧化            硅保护层，正面光刻胶作掩膜光刻出压阻式压力传感器的压阻区域，            然后在压阻区域注入淡硼，形成淡硼扩散压阻，去除光刻胶；           
b)正面光刻胶作掩膜光刻出浓硼导线区域，并在淡硼扩散压阻            区域光刻出浓硼欧姆接触区，然后注入浓硼，形成硅基内部的浓硼导            线，并在淡硼扩散压阻内部形成浓硼欧姆接触区，去除光刻胶，退火；           
c)先双面沉积二氧化硅层，再双面沉积氮化硅层，正面的二氧            化硅层和氮化硅层一起作为绝缘钝化层；           
d)正面光刻胶作掩膜光刻出引线孔，干法RIE刻蚀绝缘钝化层            至硅基顶面，去除光刻胶，形成引线孔；           
e)正面沉积金属导线层，正面光刻胶作掩膜光刻出金属导线及            管脚图形，腐蚀没有光刻胶覆盖区域的金属，去除光刻胶，合金化处            理，形成金属导线及金属管脚；