[发明专利]一种谐振型SAW温度、压力集成传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种谐振型SAW温度、压力集成传感器及制备方法。制备时，以硅片衬底的对称轴为分界线，在对称轴的两侧分别制作为测试温度的传感器和测试压力的传感器。本发明通过采用了外延单晶硅封腔工艺，使得其在硅片衬底一侧的内部中成一个单晶硅密封的空腔腔体，从而实现了能够在同一硅衬底上对两种物理参量的测量，降低了生产成本，提高了器件的适用性。

技术领域

本发明属于微电子制造领域，具体涉及一种谐振型SAW温度、压力集成传感器及制备方法。

背景技术

在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行监测和控制，温度和压力作为系统的基本参量，因此对二者的测量尤为重要。随着科学技术的发展，在高温、高压力、强电磁干扰等的极端环境下的生产过程和科学实验越来越多，因此原始的使用热电偶或半导体材料制成的温度传感器有局限性。

而基于谐振型SAW的温度传感器能够做到无线无源，即该传感器无需任何能量提供，可实现绝对无源。经过测定，SAW传感器在高温、高压力、强电磁干扰等极端恶劣环境中，依然保持优异的性能。但是现阶段常规制备SAW传感器的方法所制备出的传感器，只单独具有测量温度或压力的功能。

发明内容

针对现有工艺中不能同时兼具制造具有温度和压力测试功能的SAW传感器的问题，本发明提出一种谐振型SAW温度、压力集成传感器及制备方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种制备谐振型SAW兼具温度和压力测试传感器的方法，以硅片衬底的对称轴为分界线，在对称轴的两侧分别制作为测试温度的传感器和测试压力的传感器，包括以下具体步骤：

(1)在对称轴的单侧，在硅片衬底的内部制备密封的空腔；

(2)在硅片衬底的表面，位于对称轴的两侧对称的设置无线信号传输单元。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中在硅片衬底内部制备密封的空腔的步骤如下：

(1-1)在硅片衬底上刻蚀若干条平行的条形槽；

(1-2)对条形槽的底端部分进行腐蚀，使各条形槽的下端连接成相通的腔体；

(1-3)采用外延生长工艺对上端未被腐蚀的条形槽外延生长单晶硅，将下端的腔体密封。

作为本发明的进一步改进，步骤(1-1)中，以(001)晶面为基准面，按晶向指向方向对硅片衬底进行刻蚀。

作为本发明的进一步改进，步骤(1-2)中，按[0 1 0]、和晶向指向方向对硅片衬底进行刻蚀。

作为本发明的进一步改进，所述外延工艺为选取方向为100籽晶固定在籽晶杆上，籽晶杆从位于腔体和条形槽交界面的位置以起始点并逐步上升，填充条形槽之间的间隙空间。

作为本发明的进一步改进，还包括对完成步骤(1-3)的硅片的表面进行化学机械抛光处理。

作为本发明的进一步改进，所述腔体的高度为4-6μm。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中无线信号传输单元的制备包括如下步骤：

(2-1)在硅片衬底的表面依次制作一层氧化硅层和氮化硅层；

(2-2)在氮化硅层的上方，对称的设置覆盖半侧硅片衬底部分面积的压电材料氮化铝层；

(2-3)采用光刻印刷法，在两侧氮化铝层的上方同时溅射金属层制作SAW谐振器。

作为本发明的进一步改进，两侧的压电材料层的间距至少为220um；与所述空腔同侧的氮化铝层位于所述空腔的正上方。