[实用新型]电容式压力传感器和惯性传感器集成器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及MEMS传感器技术领域，尤其涉及一种电容式压力传感器和惯性传感器集成器件。

背景技术

最早的压力传感器出现于1962年，随着微机电系统（MEMS）技术的不断发展以及硅微机械加工工艺的日趋成熟，使得敏感元件微型化，实现了压力传感器生产的批量化、低成本化，确立了其在压力测量领域的主导地位。特别是Bosch利用APSM多孔硅外延技术制造的压力传感器具有精度高、尺寸小等优点，代表了目前压力传感器制造的较高水平。

惯性传感器包括陀螺仪、加速度计传感器、速度计以及它们的单、双、三轴组合惯性测量单元（IMU）等。1991年电容式微加速度计研制成功，1998年陀螺仪研制成功，这些器件在惯性测量机构领域以及作为惯性导航的基本原件有着广泛的应用。基于MEMS技术生产的惯性传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可大批量生产、成本低、可靠性高等一系列优点，被广泛应用在生产生活领域。

随着科学技术的发展，MEMS技术小型化的需求越来越强烈。如何将压力传感器与惯性传感器集成到单一芯片中，称为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电容式压力传感器和惯性传感器集成器件，将电容式压力传感器和惯性传感器集成在同一器件中，使得芯片面积更小，成本更低。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电容式压力传感器和惯性传感器集成器件，包括：

半导体衬底，包括并列的压力传感器区域和惯性传感器区域；

覆盖该半导体衬底的外延层，该外延层下方的压力传感器区域内的半导体衬底中具有空腔；

位于所述外延层上的第一介质层；

位于所述第一介质层上的第一导电层，所述惯性传感器区域的第一导电层被图形化为惯性传感器布线；

位于所述第一导电层上的第二介质层；

位于所述第二介质层上的第二导电层，所述空腔上方的第二导电层被图形化为多个并列的电容极板，所述惯性传感器区域的第二导电层被图形化为可动质量块；

位于所述第二导电层上的电极层，所述压力传感器区域的电极层被图形化为压力传感器布线，所述惯性传感器区域的电极层被图形化为惯性传感器压点区；

其中，所述空腔上方的第一介质层、第一导电层和第二介质层开有窗口，所述可动质量块周围的空隙下方的第一介质层和第二介质层开有窗口。

根据本实用新型的一个实施例，所述外延层的材料为单晶硅。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一介质层和第二介质层的材料为氧化硅。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一导电层和第二导电层的材料为多晶硅。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型实施例的集成器件中，电容式压力传感器的空腔嵌入半导体衬底内，空腔上方的外延层薄膜作为电容式压力传感器的可动膜片，第一导电层图形化为惯性传感器布线，第二导电层图形化为电容式压力传感器的电容极板和惯性传感器的可动质量块，从而将电容式压力传感器和惯性传感器集成在同一芯片内，有利于减小芯片面积，降低成本。

本实用新型实施例的集成器件的形成方法中，采用电化学腐蚀形成多孔硅层，通过氢气退火、外延工艺形成电容式压力传感器的空腔，该空腔位于外延层（用作电容式压力传感器的可动膜片）下方且直接嵌入半导体衬底内；惯性传感器采用表面加工工艺来形成，惯性传感器的可动质量块和电容式压力传感器的电容极板可以通过对第二导电层的图形化得到，从而在同一工艺流程中形成了电容式压力传感器和惯性传感器。另外，该形成方法可以兼容于CMOS加工工艺，无需专门配置生产线，可以方便地应用于大规模生产。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电容式压力传感器和惯性传感器集成器件的形成方法的流程示意图；

图2至图18是本实用新型实施例的电容式压力传感器和惯性传感器集成器件的形成方法中各步骤对应的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

参考图1，本实施例的电容式压力传感器和惯性传感器集成器件的形成方法包括如下步骤：

步骤S11，提供半导体衬底，该半导体衬底包括并列的压力传感器区域和惯性传感器区域；

步骤S12，在所述压力传感器区域的半导体衬底内形成多孔硅层；