[发明专利]一种双惠斯通电桥温度补偿差压压力传感器及其制作方法

说明书

一种双惠斯通电桥温度补偿差压压力传感器及其制作方法,包括含有双惠斯通电桥的硅薄膜及硅衬底，硅衬底从上至下包括保护层、处理层、牺牲层，保护层包括压力浅腔及压力深腔，压力浅腔位于硅薄膜下方，与压力深腔连通，压力深腔另一端和牺牲层连接，处理层包括背腔，背腔一端和牺牲层连接，另一端和外界大气连通，背腔及压力深腔和牺牲层连接的部分在水平方向的投影无重叠，牺牲层包括牺牲层通道，牺牲层通道连通压力深腔和背腔。避免了用深反应离子刻蚀方法形成背腔时，由于刻蚀工艺刻蚀均匀性等问题，导致硅薄膜结构损坏等问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别提供了一种双惠斯通电桥温度补偿差压压力传感器及其制作方法。

背景技术

目前多使用深反应离子刻蚀技术，通行的方法是先背面腐蚀出释放槽，然后正面采用深反应离子刻蚀技术直接穿透体硅将差压传感器硅薄膜结构释放。在硅结构的制作中，深反应离子刻蚀技术的技术优势可以得到比较充分的体现，但在制作过程中，由于硅片本身固有的不均匀性以及由器件结构疏密导致的刻蚀速率不均匀性使得硅片上部分已完成刻蚀的器件和器件中已完成刻蚀的部分结构必须承受一定时间的过刻蚀，这加重了器件的损坏程度，造成器件的成品率低甚至流片的失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双惠斯通电桥温度补偿差压压力传感器及其制作方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种双惠斯通电桥温度补偿差压压力传感器，包括含有双惠斯通电桥的硅薄膜及硅衬底，所述硅衬底从上至下包括保护层、处理层及牺牲层，所述保护层包括压力浅腔及压力深腔，所述压力浅腔位于所述硅薄膜下方，与所述压力深腔连通，所述压力深腔另一端和所述牺牲层连接，所述处理层包括背腔，所述背腔一端和所述牺牲层连接，另一端和外界大气连通，所述背腔及所述压力深腔和所述牺牲层连接的部分在水平方向的投影无重叠，所述牺牲层包括牺牲层通道，所述牺牲层通道连通所述压力深腔和所述背腔。

优选地，所述压力深腔和所述压力浅腔的底部或侧壁连通。

本发明还提供了一种双惠斯通电桥温度补偿差压压力传感器的制作方法，其特征在于：

1)提供硅衬底，所述硅衬底从上至下包括保护层、处理层及牺牲层，从上往下在所述硅衬底上依次刻蚀形成压力浅腔、压力深腔，牺牲层通道；

2)提供SOI，所述SOI包括device层、第一氧化层及handle层；采用硅硅键合方法，在所述硅衬底表面生成一层第二氧化层，再将所述硅衬底和所述SOI键合；所述device层与所述保护层键合接触；

3)通过化学机械减薄及腐蚀方法将所述handle层及所述第一氧化层去除，形成硅薄膜；

4)继续在所述硅薄膜上腐蚀形成双惠斯通电桥；所述双惠斯通电桥，其中一个电桥对气压变化和温度变化敏感，另一个电桥只对温度变化敏感；

5)在所述处理层通过深反应离子刻蚀方法形成背腔；

6)通过所述背腔通入气态HF刻蚀第二氧化层，使所述背腔与所述牺牲层通道连通。

优选地，所述步骤1)的具体工艺步骤如下：在所述硅衬底正面光刻和刻蚀出所述压力浅腔，在所述压力浅腔区域内光刻和深反应离子刻蚀方法刻蚀所述压力深腔，用氢氟酸再腐蚀出埋氧层通道，最后通过热氧化工艺做一层用于键合的所述第二氧化层。

优选地，所述硅衬底可以是普通的SOI，或者是根据外延工艺制作的硅衬底。优选地，根据外延工艺制作的所述硅衬底工艺如下：

1)提供普通硅片；

2)热氧化或者LPCVD含硼或含磷或不含掺杂的氧化硅；

3)光刻并刻蚀氧化层图形，形成所需的牺牲层；

4)进行硅外延工艺；

5)进行CMP工艺。