[发明专利]一种谐振式压力传感器的制备方法

权利要求书

1.一种谐振式压力传感器，其特征在于，包括：矩形的底层SOI晶圆(112)，所述底层SOI晶圆(112)呈回字形，中部设有空腔；所述空腔的底部设有一层压力检测敏感薄膜(101)；所述空腔内设有四个位置相互对称的硅岛(104)，所述硅岛(104)与所述压力检测敏感薄膜(101)的顶面固定连接；四个硅岛(104)的顶部悬有谐振器(211)；所述底层SOI晶圆(112)的四角均设有接触焊盘(202)，每个接触焊盘(202)依次通过L型轨道(206)和S型弯曲轨道(205)与所述谐振器(211)连接；

所述谐振器(211)整体为对称结构，包括两个压敏电阻(209)、两个感测压力变化的质量块(208)、四块谐振器固定端(203)、八根支撑梁(210)以及两个梳状电容器(207)；其中：

两个压敏电阻(209)对称设置于所述谐振器(211)的正中位置；

所述两个质量块(208)分别设置在两个压敏电阻(209)的两端；

两个梳状电容器(207)分别设置在两个质量块(208)的两端；

八根支撑梁(210)分别对两个质量块(208)进行支撑；

四块谐振器固定端(203)分别固定在四个硅岛(104)的顶部，且分别与八根支撑梁(210)固定连接。

2.根据权利要求1所述的谐振式压力传感器，其特征在于：

所述底层SOI晶圆(112)的厚度为475um，所述压力检测敏感薄膜(101)的厚度为25um，所述硅岛(104)的高度为325um，所述谐振器(211)的厚度为40um。

3.根据权利要求1或2所述的一种谐振式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)备片：准备两块双面抛光SOI硅片，分别为厚度475um的第一SOI硅片和厚度380um的第二SOI硅片；

(2)刻蚀：在所述第一SOI硅片上刻蚀1um厚晶片对准键位(122)、325um高的硅岛(104)和150um厚的压力检测敏薄膜区域，制得底层SOI晶圆(112)；

(3)硅-硅键合：利用键合技术，将已刻蚀好的底层SOI晶圆(112)与所述第二SOI硅片的顶层键合；

(4)去除所述第二SOI硅片以及中间埋氧层部分，剩下的顶层部分作为谐振器(211)结构层硅片，厚度为40um；

(5)一次光刻：对底层SOI晶圆(112)的底部进行光刻，显影暴露出所述压力检测敏薄膜区域，再对底层SOI晶圆(112)进行刻蚀，制得25um的压力检测敏感薄膜(101)；(6)在所述谐振器(211)结构层硅片上选择性掺杂固体硼扩散和氧化物掩膜以减小接触焊盘与传输路径的阻值，并选择性刻蚀绝缘槽；

(7)二次光刻：在上半结构硅片上旋涂光刻胶掩膜，刻蚀40um厚的谐振器(211)、S型弯曲轨道(205)、L型轨道(206)以及接触焊盘(202)。

4.根据权利要求3所述的一种谐振式压力传感器的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

(8)硅硅键合：利用键合技术，将一盖帽硅层(318)与谐振器(211)、S型弯曲轨道(205)、L型轨道(206)以及接触焊盘(202)的结构层键合，实现谐振器(211)的真空封装；所述盖帽硅层(318)底部设有与所述谐振器(211)相匹配的盖帽硅凹槽，盖帽硅凹槽表面附有Ti吸气剂涂层(316)；在接触焊盘(202)相应位置的所述盖帽硅层(318)上作硅通孔(317)，引出电信号。

5.根据权利要求3所述的一种谐振式压力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(6)中的刻蚀均采用湿法刻蚀。

6.根据权利要求3所述的一种谐振式压力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的键合方法具体为：对所述底层SOI晶圆(112)和所述第二SOI硅片按照硅硅键合标准清洗工艺进行清洗，紧接着在纯氧环境中键合。