[发明专利]一种低成本高一致性压力传感器芯片制备方法

说明书

本发明涉及MEMS传感器领域,公开了一种低成本高一致性压力传感器芯片制备方法，包括如下步骤：S1：选择双抛硅片作为底层硅片；S2：对所述底层硅片进行热氧化形成第一氧化层；S3：采用光刻工艺在所述底层硅片的上表面刻蚀出腔体；S4：对所述底层硅片的上表面重新进行热氧化以制作第一氧化层；S5：选择双抛硅片作为顶层硅片；S6：将所述顶层硅片和所述底层硅片键合成一体；S7：将所述顶层硅片减薄，减薄后抛光。解决的技术问题是现有技术中，制备MEMS压力传感器芯片的方法存在成本高和批量产品一致性低的缺陷。通过键合工艺、研磨抛光的工艺方法制作敏感膜，其厚度控制水平，成本低，一致性高。

技术领域

本发明涉及MEMS传感器领域，具体涉及一种低成本高一致性压力传感器芯片制备方法。

背景技术

MEMS压力传感器芯片的传统制备方法是通过KOH、TMAH等碱性溶液腐蚀背腔100，达到指定深度后停止腐蚀，得到的硅薄膜作为敏感膜200(如图1所示)。这种制备方法存在一些缺陷，如：由于碱液腐蚀的平整度直接决定了敏感膜的厚度均匀性，因此，背腔腐蚀需要进行三种碱液的配比，分别对应粗腐、速腐、精腐，越接近指定深度时，腐蚀速率越慢，以控制精度，由此导致制作周期长，时间成本高，而且敏感膜存在腐蚀不均匀现象，批量产品一致性差。

另外，由于单晶硅片的物理特性，其腐蚀腔侧壁将会形成54.74°的斜面夹角，该部分直接增加了芯片的单元尺寸，减少了晶圆出片率，提高了产品成本；由于MEMS压力传感器的测量特性，传统的压力传感器背腔开孔和腐蚀槽都会非常大，从而导致整个压力传感器的固支部分很小，空腔很大，当引入压力式，引入内应力增大。

同时，由于背腔开孔大，敏感膜区域与被测气体接触面大，导致敏感膜易被气体杂质污染，进而影响MEMS压力传感器的可靠性和使用寿命。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种低成本高一致性压力传感器芯片制备方法，所要解决的技术问题是现有技术中，制备MEMS压力传感器芯片的方法存在成本高和批量产品一致性低的缺陷。

为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种低成本高一致性压力传感器芯片制备方法，包括如下步骤：

S1：选择双抛硅片作为底层硅片；

S2：对所述底层硅片进行热氧化形成第一氧化层；

S3：采用光刻工艺在所述底层硅片的上表面刻蚀出腔体；

S4：对所述底层硅片的上表面重新进行热氧化以制作第一氧化层；

S5：选择双抛硅片作为顶层硅片；

S6：将所述顶层硅片和所述底层硅片键合成一体；

S7：将所述顶层硅片减薄，减薄后抛光；

S8：采用离子注入技术在所述顶层硅片的顶面形成电阻；

S9：在所述顶层硅片的顶面制作第二氧化层，在所述第二氧化层表面制作通孔，然后采用溅射法形成金属层，然后通过光刻及刻蚀形成PAD点，然后在所述金属层表面制作保护层。

S10：在所述顶层硅片顶面涂抗碱性腐蚀胶；

S11：在所述底层硅片的底面涂抗碱性腐蚀胶然后光刻制作腐蚀区，然后通过碱性腐蚀溶液对所述腐蚀区进行腐蚀，从而在所述底层硅片内形成通气通道，所述通气通道连通腔体和外部。

优选的，所述S2和所述S4中的热氧化温度均为1100～1150℃。

优选的，所述S3中的腔体深度为50～70μm。

优选的，所述S4中的氧化层厚度为0.2～0.5μm。