[发明专利]温压一体式MEMS传感器芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种温压一体式MEMS传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：制备双SOI硅片，所述双SOI硅片从上到下依次包括：顶硅、第一隔绝层、中部隔膜硅、第二隔绝层、底部体硅；

步骤二：在所述双SOI硅片的顶硅进行离子注入，并退火以激活掺杂效果；

步骤三：干法刻蚀得到压力传感器芯片的压阻条，并形成惠斯通电桥结构；干法刻蚀得到温度传感器芯片的压阻条，并形成惠斯通电桥结构；

步骤四：沉积介质隔离层；

步骤五：通过干法刻蚀得到电阻条上方的引线孔；

步骤六：制备引线孔中的金属电极，并通过退火实现所述金属电极与硅掺杂区域的欧姆接触；

步骤七：从底部体硅下方，即背面，通过干法刻蚀得到压力传感器芯片的背腔和温度传感器芯片的背腔；

步骤八：在双SOI硅片的顶硅上方，即正面，温度传感器芯片背腔的部分区域通过干法刻蚀与正面贯穿，得到悬臂结构，所述悬臂结构构成所述温度传感器芯片，悬臂末端设有温度传感器芯片的压敏电阻；

步骤九：在所述双SOI硅片背面通过阳极键合法，将其与玻璃直接键合，形成温压一体式芯片结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，采用单次重掺杂方式注入硼离子，硼离子注入体浓度区间为1×10²⁰/cm³-2×10²⁰/cm³。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器芯片的背腔为正方形，形成正方形隔膜结构，所述正方形隔膜四条边中点设有压力传感器芯片的压敏电阻。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度传感器芯片的背腔为长方形；所述温度传感器芯片的压阻条为4组，连接形成惠斯通电桥结构，其中3组压阻条分布在底部体硅上，1组压阻条分布在所述悬臂的起始端。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质隔离层包括：二氧化硅和氮化硅。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备引线孔中的金属电极的方法为PVD方法。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃为硼硅玻璃。

8.一种温压一体式MEMS传感器芯片，其特征在于，所述芯片基于双SOI硅片制备，包括压力传感器芯片、温度传感器芯片、玻璃；所述压力传感器芯片和温度传感器芯片与玻璃键合，形成一体式结构，所述温压一体式MEMS传感器芯片的制备方法包括：

步骤一：制备双SOI硅片，所述双SOI硅片从上到下依次包括：顶硅、第一隔绝层、中部隔膜硅、第二隔绝层、底部体硅；

步骤二：在所述双SOI硅片的顶硅进行离子注入，并退火以激活掺杂效果；

步骤三：干法刻蚀得到压力传感器芯片的压阻条，并形成惠斯通电桥结构；干法刻蚀得到温度传感器芯片的压阻条，并形成惠斯通电桥结构；

步骤四：沉积介质隔离层；

步骤五：通过干法刻蚀得到电阻条上方的引线孔；

步骤六：制备引线孔中的金属电极，并通过退火实现所述金属电极与硅掺杂区域的欧姆接触；

步骤七：从底部体硅下方，即背面，通过干法刻蚀得到压力传感器芯片的背腔和温度传感器芯片的背腔；

步骤八：在双SOI硅片的顶硅上方，即正面，温度传感器芯片背腔的部分区域通过干法刻蚀与正面贯穿，得到悬臂结构，所述悬臂结构构成所述温度传感器芯片，悬臂末端设有温度传感器芯片的压敏电阻；

步骤九：在所述双SOI硅片背面通过阳极键合法，将其与玻璃直接键合，形成温压一体式芯片结构。

9.根据权利要求8所述的温压一体式MEMS传感器芯片，其特征在于，所述玻璃为硼硅玻璃。

10.根据权利要求8所述的温压一体式MEMS传感器芯片，其特征在于，所述压力传感器芯片的背腔为正方形，形成正方形隔膜结构，所述正方形隔膜四条边中点设有压力传感器芯片的压敏电阻；

所述温度传感器芯片的背腔为长方形；所述温度传感器芯片的压阻条为4组，连接形成惠斯通电桥结构，其中3组压阻条分布在底部体硅上，1组压阻条分布在所述悬臂的起始端。