[发明专利]一种MEMS压力敏感芯片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子机械系统（MEMS）压力传感器领域，具体为一种MEMS压力敏感芯片，本发明还涉及该芯片的制作方法。

背景技术

基于微电子机械系统（MEMS）的微机械敏感器件以其体积小、成本低、结构简单、可与处理电路集成等优点得到广泛应用和迅速发展。

MEMS压力传感器，是微电子机械系统（MEMS）中最早的商业产品，由于MEMS压力敏感芯片具有输出信号大、信号处理简单等优点，已经得到了越来越广泛的应用，目前市场上的MEMS压力敏感芯片，其包括MEMS相对压力敏感芯片、MEMS绝对压力敏感芯片，其中MEMS绝对压力敏感芯片以真空做为基准，传感器内封装了一个真空腔，以这个真空腔里的真空为基准；MEMS相对压力敏感芯片底部的空腔可连通有一定压力的的接口，将该有一定压力的接口作为基准。

目前压力敏感芯片主要采用硅-玻璃键合的芯片，然而由于硅和玻璃的膨胀系数不匹配，受压力时其变形量不同，易造成压力敏感芯片的不稳定，从而导致其误差大、精度低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种MEMS压力敏感芯片,其能有效提高芯片的稳定性，其误差小、精度高。

其技术方案是这样的：

一种MEMS压力敏感芯片，其包括硅片、基底、敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件，其特征在于：所述基底具体为衬底硅片，所述衬底硅片的上表面和下表面的中心部分均开有浅槽，所述衬底硅片的上表面为二氧化硅（SiO₂）的氧化层，所述硅片的底面键合于所述衬底硅片的上表面。

其进一步特征在于：

所述硅片的正面排布有敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件；

所述敏感电阻排布区内包括压敏电阻、P⁺连接、金属引线；

所述MEMS压力敏感芯片为MEMS相对压力敏感芯片，所述相对压力敏感芯片其通气孔贯穿所述衬底硅片；

所述通气孔位于所述浅槽的中心位置。

MEMS压力敏感芯片的制作方法，其包括硅片、敏感电阻、P⁺连接和金属引线，其特征在于：在衬底硅片双面光刻腐蚀出浅槽后，将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起，通过对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜，之后通过离子注入工艺形成敏感电阻、P⁺连接，进而完成所述硅片的正面的金属引线、电气连接。

其进一步特征在于：

MEMS压力敏感芯片为MEMS绝对压力敏感芯片，其具体工艺步骤如下：

（1）根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析，在硅片上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区，布置敏感电阻排布区，制作光刻版；

（2）在衬底硅片双面生长二氧化硅（SiO₂）的氧化层；

（3）利用双面光刻在衬底硅片双面腐蚀出浅槽，浅槽深度为5μm ~10μm，其中一面的浅槽作为压力传感器背腔，另一面的浅槽作为后续光刻工艺对准的标记；

（4）在衬底硅片上表面生长二氧化硅（SiO₂）的氧化层，将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起；

（5）对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度；

（6）在硅片的正面生长二氧化硅（SiO₂）的氧化层，采用离子注入工艺分别在敏感电阻排布区注入形成敏感电阻、P⁺连接；

（7）采用低压化学气相淀积（LPCVD）工艺在硅片的正面淀积氮化硅层，在硅片的正面光刻引线孔；

（8）淀积金属并反刻，然后进行合金化，生成金属引线，进而完成芯片的电气连接。

MEMS压力敏感芯片为MEMS相对压力敏感芯片，其具体工艺步骤如下：

（1）根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析，在硅片上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区，布置敏感电阻排布区，制作光刻版；

（2）在衬底硅片双面生长二氧化硅（SiO₂）的氧化层；

（3）利用双面光刻在衬底硅片双面腐蚀出浅槽，浅槽深度为5~10μm，其中一面的浅槽作为压力传感器背腔，另一面的浅槽作为后续光刻工艺对准的标记；

（4）利用各向异性腐蚀在衬底硅片上表面腐蚀出通气孔的上半部分；