[发明专利]微机电系统压力传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及微机电系统压力传感器及其制作方法。 

背景技术

微机电系统是一种集成了微电子电路和微机械制动器的微小器件，可以利用传感器接收外部信息，将转换出来的信号经电路处理放大，再由致动器变为机械操作，去执行信息命令。可以说，微机电系统是一种获取、处理信息和执行机械操作的集成器件。 

现有的微机电系统压力传感器根据上述原理，通过敏感膜接收外部的气体压力，然后再转换成电信号，测量出具体的压力信息。 

现有制作微机电系统压力传感器的工艺流程，如图1所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100为N型硅衬底；在半导体衬底100的第一表面101上用热氧化法或等离子体增强化学气相沉积法形成氧化硅层102；用旋涂法在氧化硅层102上形成第一光刻胶层104，对第一光刻胶层104进行曝光显影工艺，定义敏感电阻图形；以第一光刻胶层104为掩膜，用干法蚀刻法方法沿敏感电阻图形刻蚀氧化硅层102至露出半导体衬底100，形成开口106，与后续形成的敏感电阻位置对应。 

如图2所示，用灰化法去除第一光刻胶层104；沿开口106向半导体衬底100中注入P型离子，形成敏感电阻108，所述注入的P型离子为硼离子。 

如图3所示，用磁控溅射法在氧化硅层102上形成导电层，且所述导电层的导电物质填充满开口106，与敏感电阻108连通，所述导电层的材料为铝或金；在导电层上涂覆第二光刻胶层(图未示)，经过曝光显影工艺，定义出电极图形；以第二光刻胶层为掩膜，蚀刻导电层至露出氧化硅层102，形成连接敏感电阻108的电极110；灰化法去除第二光刻胶层；在与半导体衬底100的第一表面101相对的第二表面111上形成第三光刻胶层(图未示)，经过曝光显影工艺，定义出压力腔开口图形；以第三光刻胶层为掩膜，沿压力腔图形，用湿法蚀刻法腐蚀半导体衬底100至压力传感器量程对应的厚度，作为压力传感器的敏感膜，形成压力腔开口112，所述湿法蚀刻采用的溶液为氢氧化钾(KOH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)或乙二胺-邻苯二酚-水(EPW)。 

如图4所示，在真空条件下，将半导体衬底100的第二表面111与硅基底层114进行键合，形成压力腔116，所述硅基底层114是硅玻璃或单晶硅等。 

在中国专利申请03104784还可以发现更多与上述技术方案相关的信息，用湿法蚀刻法形成压力腔。 

现有技术在制作压力腔开口的过程中，用氢氧化钾(KOH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)或乙二胺-邻苯二酚-水(EPW)溶液刻蚀半导体衬底，由于湿法腐蚀的速度的均匀性很难控制，使敏感膜的厚度均匀性不能得到精确的控制，进而影响敏感电阻与压力腔的位置和敏感膜的厚度达不到设计的要求，使压力传感器的灵敏度和线性度受到影响。 

发明内容

本发明解决的问题是提供一种微机电系统压力传感器的制作方法，防止压力传感器的灵敏度和线性度受到影响。 

为解决上述问题，本发明提供一种微机电系统压力传感器的制作方法，包括下列步骤：在半导体衬底上形成压力腔开口；在半导体衬底上键合绝缘体上硅基片，形成压力腔，所述绝缘体上硅基片包括顶层硅层、埋氧层和衬底硅层，其中顶层硅与半导体衬底键合；去除衬底硅层至露出埋氧层；在埋 氧层上形成氧化硅层；蚀刻氧化硅层和埋氧层至露出顶层硅层，形成与后续敏感电阻位置对应的开口；沿开口向顶层硅层注入离子，形成敏感电阻；在氧化硅层上形成导电层，且导电层填充满开口，形成与敏感电阻连通的电极。 

可选的，所述压力腔开口的深度为后续加压时，顶层硅层有释放的空间。所述顶层硅层为N型硅。 

可选的，向顶层硅层注入的离子为P型离子。所述P型离子为硼离子。 

可选的，形成导电层的方法为磁控溅射法。所述导电层的材料为铝或金。 

本发明提供一种微机电系统压力传感器，包括：半导体衬底；位于半导体衬底内的压力腔；绝缘体上硅基片中的顶层硅层，与半导体衬底键合，覆盖压力腔；绝缘体上硅基片中的埋氧层，位于顶层硅层上；位于埋氧层上的氧化硅层；开口，贯穿氧化硅层和埋氧层至露出顶层硅层；敏感电阻，位于顶层硅层中，与开口位置对应；电极，位于开口内和氧化硅层上，与敏感电阻连通。