[发明专利]一种MEMS电容式压力传感器芯片及其制造工艺

权利要求书

1.一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于，包括：

第一晶圆，包括相互键合连接的第一结构层和可动电极层，所述的可动电极层通过整体刻蚀穿透形成相互物理电气隔离的第一封闭环、参考电容极板和可动电容极板，所述的参考电容极板和可动电容极板上分别设有第一接触电极，所述第一结构层的顶部开设有凹腔，所述可动电容极板位于所述凹腔正下方；

第二晶圆，包括相互键合连接的固定电极层和第二结构层，所述的固定电极层通过整体刻蚀穿透形成相互物理电气隔离的第二封闭环和固定电容极板，所述的固定电容极板上设有第二接触电极，固定电容极板顶部开设有浅腔，所述的第二封闭环在两第一接触电极对应的位置上分别开设有用于背部引线的第一通孔，所述的第二结构层在所述第二接触电极以及两个第一通孔对应的位置上分别开设有用于背部引线的第二通孔；

所述的固定电极层和可动电极层相互键合连接，所述浅腔位于所述可动电容极板正下方；所述第二结构层远离固定电极层的一侧表面、第一通孔的侧壁面和第二通孔的侧壁面上分别形成有绝缘层；在所述的第一接触电极和第二接触电极的开窗区域上制作导电薄膜。

2.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述第一结构层在远离可动电极层的一侧表面形成有保护层。

3.如权利要求2所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述的保护层为二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氧化铝薄膜中的一种或复合膜系。

4.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述的绝缘层为二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜中的一种或复合膜系。

5.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述的第一接触电极和第二接触电极为Al膜、Ta膜、W膜、Cr膜、Au膜、Cu膜、Ti膜、Pt膜的一种或复合膜系。

6.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述的第二通孔由内至外呈倒锥形或柱形。

7.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述浅腔的深度为5～20μm。

8.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述第一结构层、可动电极层和固定电极层的材质为单晶硅、多晶硅、碳化硅、金属薄膜中的一种。

9.如权利要求1所述的一种MEMS电容式压力传感器芯片，其特征在于：所述第二结构层的材质为单晶硅、多晶硅、碳化硅、玻璃中的一种。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的MEMS电容式压力传感器芯片的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、准备第一SOI晶圆，在第一SOI晶圆的顶层刻蚀形成未穿透第一SOI晶圆顶层的凹腔，底层通过整体穿透刻蚀形成相互物理电气隔离的第一封闭环、参考电容极板和可动电容极板；

S2、准备第二SOI晶圆，将第二SOI晶圆的顶层整体穿透刻蚀形成相互物理电气隔离的第二封闭环和固定电容极板，在第二封闭环上整体穿透刻蚀形成第一通孔，在固定电容极板顶部刻蚀形成浅腔，在第二SOI晶圆的底层相应位置上整体穿透刻蚀形成第二通孔；

S3、分别对第一SOI晶圆和第二SOI晶圆进行热氧化，在第一SOI晶圆底面和第二SOI晶圆顶面分别形成氧化层；

S4、将第一SOI晶圆和第二SOI晶圆进行对准键合，使得浅腔位于可动电容极板的正下方，完成晶圆级封装；

S5、通过刻蚀工艺，对需要做第一接触电极和第二接触电极的区域先进行光刻图形化，再通过刻蚀完全去除第一接触电极和第二接触电极区域的表面氧化层，完成开窗刻蚀；

S6、通过薄膜沉积工艺，在第一接触电极和第二接触电极的开窗区域上制作导电薄膜；

S7、对制作好导电薄膜的键合晶圆进行热处理，形成欧姆接触，最后划片形成单个MEMS电容式压力传感器芯片。