[发明专利]高灵敏度硅压阻压力传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种压力传感器及其制备方法，尤其是一种高灵敏度硅压阻压力传感器及其制备方法，属于半导体压力传感器的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述高灵敏度硅压阻压力传感器，包括硅基底；所述硅基底上贴合有应变膜，且应变膜将硅基底内的上部密封形成真空腔；应变膜的中心区凹设有应力集中区，所述应力集中区位于真空腔的正上方；应变膜上设置用于形成惠斯通电桥桥臂的应变电阻，所述应变电阻位于应力集中区的外圈且位于真空腔的上方；应变膜上的应变电阻通过应变膜上方的金属电极电连接后形成惠斯通电桥；金属电极与应变膜间通过保护层相隔离。本发明结构紧凑，在不增大压力传感器面积和工艺难度下提高了灵敏度，安全可靠。

主权项

一种高灵敏度硅压阻压力传感器的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：（a）、提供上部具有凹槽（13）的硅基底（1），所述硅基底（1）上贴合应变膜（3），以通过应变膜（3）将硅基底（1）内的凹槽（13）密封形成真空腔（5）；（b）、在上述应变膜（3）上进行离子注入，以形成若干应变电阻区（20），所述应变电阻区（20）位于真空腔（5）的上方；（c）、在上述应变膜（3）上再次进行离子注入，以形成注入导线区（21），所述注入导线区（21）与应变电阻区（20）相接触；（d）、将上述形成注入导线区（21）的应变膜（3）及硅基底（1）进行退火，以在应变膜（3）上形成离子注入导线（7）以及用于形成惠斯通电桥桥臂的应变电阻（6），离子注入导线（7）与相对应的应变电阻（6）接触；（e）、在上述应变膜（3）的上方淀积保护层（9），所述保护层（9）覆盖在应变膜（3）、离子注入导线（7）以及应变电阻（6）上；（f）、选择性地掩蔽和刻蚀上述保护层（9），以在离子注入导线（7）的上方形成贯通保护层（9）的窗口（15），所述窗口（15）位于真空腔（5）的外侧；（g）、在上述保护层（9）上设置接触膜层（16），所述接触膜层（16）覆盖在保护层（9）上，并覆盖窗口（15）的侧壁及底壁；（h）、在上述接触膜层（16）上设置金属层（17），所述金属层（17）通过接触膜层（16）与保护层（9）相隔离；（i）、选择性地掩蔽和刻蚀上述金属层（17），以去除真空腔（5）正上方对应的金属层（17）以及接触膜层（16），以在应变膜（3）上得到接触层（8）以及金属导体（22）；金属导体（22）通过接触层（8）与保护层（9）隔离，且金属导体（22）通过接触层（8）与离子注入导线（7）电连接；（j）、在上述应变膜（3）的上方淀积钝化层（12），所述钝化层（12）覆盖在金属导体（22）、接触层（8）以及保护层（9）上；（k）、选择性地掩蔽和刻蚀钝化层（12），并刻蚀真空腔（5）中心区上方的保护层（9）及应变膜（3），以在金属导体（22）的上方形成贯通钝化层（12）的电极窗口，并在真空腔（5）的上方形成应力集中区（4），应变电阻（6）位于应力集中区（4）的外圈；所述步骤（a）包括如下步骤：（a1）、提供具有两个相对主面的硅基底（1），所述两个主面包括第一主面（18）以及第二主面（19）；在硅基底（1）的第一主面（18）上刻蚀得到凹槽（13）；（a2）、在上述硅基底（1）的第一主面（18）上热氧化得到键合层（2），所述键合层（2）覆盖凹槽（13）的侧壁、底壁以及硅基底（1）的第一主面（18）；（a3）、提供应变膜硅基（14），并将所述应变膜硅基（14）与键合层（2）通过硅硅键合，以使得应变膜硅基（14）贴合在硅基底（1）上；硅基底（1）内的凹槽（13）通过应变膜硅基（14）密封后形成真空腔（5）；（a4）、将上述应变膜硅基（14）进行减薄，以在硅基底（1）上形成所需的应变膜（3）；所述保护层（9）为氧化硅层，所述保护层（9）的厚度为0.1μm~1μm；所述步骤（d）中，退火的温度为900℃~1100℃；所述金属层（17）的材料为铝铜或铝硅铜合金，金属层（17）的厚度为1μm~4μm。