[发明专利]一种压阻式压力传感器及其制造方法

权利要求书

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氮化硅层，所述的二氧化硅层和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，所述绝缘钝化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任一项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任一项所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于所述的绝缘钝化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，先双面沉积一层二氧化硅，再双面沉积一层氮化硅；

b)正面干法刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基顶面；

c)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，然后注入淡硼，形成淡硼扩散压阻，去除光刻胶；

d)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域，然后注入浓硼，形成硅基内部的浓硼导线，以及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；

e)先双面沉积一层二氧化硅，再双面沉积一层氮化硅，正面的二氧化硅层和氮化硅层一起作为绝缘钝化层；

f)正面光刻胶作掩膜光刻出分片槽区域，干法RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基顶面，露出分片槽区域硅基；

g)正面沉积一层非晶硅，在分片槽区域非晶硅与硅基直接接触；

h)正面光刻胶作掩膜光刻出传感器工作区域以及金属管脚区域图形，RIE刻蚀非晶硅至氮化硅层，去除光刻胶；

i)正面光刻胶作掩膜光刻出引线孔，干法RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅层至硅基顶面，去除光刻胶，形成引线孔；

j)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金属管脚图形，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；

k)背面光刻胶作掩膜光刻出腐蚀硅窗口，RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基底面，去除光刻胶；

l)氮化硅、二氧化硅层作掩膜湿法腐蚀硅基形成压阻式压力传感器背腔；

m)干法RIE刻蚀背面剩余的氮化硅、二氧化硅至硅基底面，背面进行硅-玻璃阳极键合；

n)正面进行非晶硅-玻璃阳极键合；

o)划片，实现单个芯片的封装，划片分两次完成：第一次划片，去除金属管脚上方玻璃；第二次划片划去分片槽中结构，分离单个芯 片，完成封装。