[发明专利]一种三维真空传感器及其制备方法

摘要

本发明提供一种三维真空传感器及其制备方法，该方法制备的热电堆和加热器位于不同的平面上，热电堆位于加热器的上面，可以进一步实现热电型真空传感器的微型化；采用干法腐蚀释放结构，通过对腐蚀开口和刻蚀时间的控制，可以获得较小的微加热器到衬底的垂直距离，有利于提高热传导真空计的压强测量上限，同时避免了结构层与衬底黏连的问题，提高了器件的成品率；增加了硅盖板，增强了气体的热传导，有利于提高热传导真空计在较高气体压强端的灵敏度。此外，本发明中所采用的半导体衬底、热电堆和微加热器的材料、以及采用的制备工艺都是半导体工艺中常用的，可以很容易与现有CMOS工艺相兼容。

主权项

一种三维真空传感器的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括：1）提供一半导体衬底，在该半导体衬底上制作由第一支撑膜所包裹的微加热器结构以及将该微加热器结构引出的电气接触点；2）在所述第一支撑膜上进行图形化刻蚀，直至露出下方的所述半导体衬底以形成特定的刻蚀窗口；3）在所述步骤2）形成的结构上沉积一层牺牲层，然后对所述牺牲层进行图形化刻蚀，以在所述微加热器结构上方的该牺牲层上形成连通所述第一支撑膜的接触孔；4）在所述步骤3）形成的结构上制备由第二支撑膜所包裹的热电堆结构，同时在所述电气接触点上形成微加热器引出焊盘以及热电堆引出焊盘； 5）在所述第二支撑膜上进行图形化刻蚀，露出所述热电堆引出焊盘和微加热器引出焊盘，然后由上向下刻蚀所述第二支撑膜直至形成连通所述半导体衬底的释放通孔；6）通过所述释放通孔并利用干法腐蚀工艺将所述第一支撑膜与第二支撑膜之间的所述牺牲层腐蚀掉，同时在所述半导体衬底上腐蚀出凹腔结构，从而释放所述热电堆结构和微加热器结构；7）提供一盖板，通过湿法腐蚀工艺在所述盖板一侧形成空腔，同时在该盖板侧面腐蚀出小孔以保持封装腔内和外界相同的压强；然后利用圆片级键合工艺将所述盖板具有空腔的一侧键合于所述步骤6）中形成的结构上，从而完成所述三维真空传感器的制作；8）通过划片将所述半导体衬底上的多个三维真空传感器单元进行分离，并同时露出所述微加热器引出焊盘以及热电堆引出焊盘。