本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，具體涉及一種電容式復(fù)合傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)專利CN104058361A利用預(yù)制空腔SOI晶圓，制造壓阻式復(fù)合傳感器。預(yù)先做好的空腔和對(duì)應(yīng)的硅膜分別用來(lái)制作壓力傳感器和加速度傳感器。對(duì)于加速度傳感器，利用硅膜和增厚的金屬作為加速度傳感器的質(zhì)量塊。該專利的技術(shù)問(wèn)題點(diǎn)在于，目前通常復(fù)合傳感器的加速度傳感器部分其過(guò)載保護(hù)依靠預(yù)先做的埋腔深度和保護(hù)蓋帽到加速度傳感器質(zhì)量塊頂層的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常埋腔深度的控制相對(duì)容易，由刻蝕深度決定；而保護(hù)蓋帽到加速度傳感器質(zhì)量塊頂層的間距的控制相對(duì)較難，因?yàn)楸Ｗo(hù)蓋帽到加速度傳感器質(zhì)量塊頂層的間距不僅與蓋帽內(nèi)的腔深有關(guān)，還與加速度傳感器上的質(zhì)量塊厚度有關(guān)，而通常質(zhì)量塊由電鍍金屬實(shí)現(xiàn)，電鍍工藝的一致性差，晶圓級(jí)誤差通常在15％左右，這就導(dǎo)致了在同一片晶圓上加工的傳感器，有的保護(hù)蓋帽到加速度傳感器質(zhì)量塊頂層的間距達(dá)到了限位距離要求，而有的保護(hù)蓋帽到加速度傳感器質(zhì)量塊頂層的間距過(guò)大，沒(méi)能限位，而有的保護(hù)蓋帽到加速度傳感器質(zhì)量塊頂層的間距又過(guò)小，限制了加速度傳感器的正常量程。

美國(guó)專利US4930043B利用三片晶圓經(jīng)過(guò)刻蝕加工成相應(yīng)的形狀后，通過(guò)兩次鍵合實(shí)現(xiàn)了一種帶有機(jī)械限位功能的電容式加速度傳感器，雖然限位距離都是通過(guò)刻蝕工藝保證，能夠有精確的限位作用，但需要三片晶圓刻蝕成相應(yīng)形狀后通過(guò)兩次精確對(duì)準(zhǔn)的鍵合來(lái)制造，鍵合工藝難度大，而且制造需要三片晶圓，進(jìn)一步增加傳感器制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種性能優(yōu)良、加工簡(jiǎn)易的電容式加速度傳感器及其制造方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：

一種電容式復(fù)合傳感器，包括晶圓硅襯底，至少一個(gè)加速度傳感器，至少一個(gè)壓力傳感器，所述加速度傳感器包括一質(zhì)量塊以及至少一個(gè)過(guò)載限位裝置，所述過(guò)載限位裝置由第二連接件和限位擋板組成，所述第二連接件一端與晶圓硅襯底相連，另一端與所述質(zhì)量塊相連，所述限位擋板一端與所述晶圓硅襯底相連，另一端自由，所述晶圓硅襯底內(nèi)設(shè)置有第一內(nèi)空腔、第二內(nèi)空腔、第三內(nèi)空腔，所述第二連接件設(shè)置在所述第二內(nèi)空腔上方，所述限位擋板設(shè)置第三內(nèi)空腔上方，所述第二內(nèi)空腔上方為懸空硅膜結(jié)構(gòu)，所述第二連接件和所述限位擋板均為所述懸空硅膜結(jié)構(gòu)的一部分，所述第一內(nèi)空腔和所述第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)與所述晶圓硅襯底電絕緣，所述第三內(nèi)空腔位于所述懸空硅膜結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜設(shè)置有第一釋放槽，所述第三內(nèi)空腔上方的懸空硅膜設(shè)置有第二釋放槽。

優(yōu)選地，所述第三內(nèi)空腔表面和/或所述第一內(nèi)空腔表面具有一半導(dǎo)體掩膜層。

優(yōu)選地，還包括壓力傳感器上電極，加速度傳感器上電極，共用下電極，所述壓力傳感器上電極與所述共用下電極構(gòu)成壓力檢測(cè)可變電容，所述加速度傳感器上電極與所述共用下電極構(gòu)成加速度檢測(cè)可變電容。

優(yōu)選地，所述第一內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)與所述晶圓硅襯底之間、所述第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)與所述晶圓硅襯底之間具有絕緣連接懸臂，所述晶圓硅襯底表面、所述第一內(nèi)空腔內(nèi)表面及所述第二內(nèi)空腔內(nèi)表面設(shè)置有電隔離層，所述晶圓硅襯底表面電隔離層上設(shè)置有第一薄膜層，所述第一薄膜層和所述晶圓硅襯底表面電隔離層具有貫通所述第一薄膜層和所述晶圓硅襯底表面電隔離層的電接觸孔，所述第一薄膜層上設(shè)置有第二薄膜層，并填充所述電接觸孔，所述第一薄膜層和所述第二薄膜層在圍繞所述電接觸孔分別設(shè)置貫通所述第一薄膜層和所述第二薄膜層的電隔離溝槽，所述第二薄膜層上設(shè)置有一絕緣層，并填充所述電隔離溝槽，所述絕緣層具有接觸孔，所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極分別設(shè)置在接觸孔上并通過(guò)所述第二薄膜層與所述電接觸孔實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電接觸。

優(yōu)選地，所述絕緣連接懸臂為蛇形懸臂梁結(jié)構(gòu)或應(yīng)力釋放梁結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述晶圓硅襯底為預(yù)制空腔SOI晶圓硅襯底，所述預(yù)制空腔SOI晶圓由硅襯底、電隔離層及器件層組成，其中，所述硅襯底表面形成第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔，在所述硅襯底表面及所述第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔內(nèi)表面設(shè)置的一電隔離層，所述硅襯底表面電隔離層上設(shè)置有一器件層，形成具有第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔的所述預(yù)制空腔SOI晶圓硅襯底，在所述器件層形成第三內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔，所述器件層和所述硅襯底表面電隔離層具有貫通所述器件層和所述電隔離層的導(dǎo)電孔和/或電隔離溝槽，所述導(dǎo)電孔和/或所述電隔離溝槽側(cè)壁分別設(shè)置有絕緣壁，中間分別填充有導(dǎo)電材料；所述器件層上設(shè)置有一絕緣層，所述絕緣層具有接觸孔，所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極分別設(shè)置在接觸孔上實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電接觸。

優(yōu)選地，所述絕緣層上設(shè)置一鈍化層，并暴露出部分所述壓力傳感器上電極、部分所述加速度傳感器上電極、部分所述共用下電極，在暴露的所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極，形成傳感器的金屬引腳，所述質(zhì)量塊設(shè)置在所述鈍化層上。

優(yōu)選地，所述晶圓硅襯底上方設(shè)置有保護(hù)蓋。

本發(fā)明還提供一種電容式復(fù)合傳感器制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

在晶圓硅襯底上制作第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔；

在所述第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)預(yù)定位置中制作第三內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔；

制作所述第一內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)與所述晶圓硅襯底間的絕緣結(jié)構(gòu)，制作所述第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)與所述晶圓硅襯底間的絕緣結(jié)構(gòu)；

在所述第二內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)刻蝕形成一第一釋放槽、第一連接件；

在所述第三內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)刻蝕形成一第二釋放槽、第二連接件、限位擋板，所述限位擋板一端與所述晶圓硅襯底相連，另一端自由；第二連接件一端與所述晶圓硅襯底相連，另一端與所述第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜相連；

制作一質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊設(shè)置在所述第二內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)上方位置。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括如下步驟：在所述第三內(nèi)空腔表面和/或所述第一內(nèi)空腔表面制作一半導(dǎo)體掩膜層。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括如下步驟：制作壓力傳感器上電極，加速度傳感器上電極，共用下電極，所述壓力傳感器上電極與所述共用下電極構(gòu)成壓力檢測(cè)可變電容，所述加速度傳感器上電極與所述共用下電極構(gòu)成加速度檢測(cè)可變電容。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括如下步驟：

刻蝕所述第一內(nèi)空腔及第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)，形成與所述晶圓硅襯底間的絕緣連接懸臂，同時(shí)在在所述晶圓硅襯底表面、所述第一內(nèi)空腔內(nèi)表面及所述第二內(nèi)空腔內(nèi)表面形成一電隔離層；

在所述晶圓硅襯底表面電隔離層上制作第一薄膜層；

在所述第一薄膜層和所述晶圓硅襯底表面電隔離層刻蝕貫通所述第一薄膜層和所述電隔離層的電接觸孔；

在所述第一薄膜層上制作第二薄膜層，并填充所述電接觸孔；

在所述第一薄膜層和所述第二薄膜層刻蝕貫通所述第一薄膜層和所述第二薄膜層的電隔離溝槽，所述電隔離溝槽圍繞著所述電接觸孔；

在所述第二薄膜層上制作絕緣層，并填充所述電隔離溝槽；

在所述絕緣層刻蝕接觸孔；

在所述接觸孔制作所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極各自通過(guò)所述接觸孔與所述第二薄膜層實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電接觸。

優(yōu)選地，所述絕緣連接懸臂為蛇形懸臂梁結(jié)構(gòu)或應(yīng)力釋放梁結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括如下步驟：

在所述絕緣層上制作一鈍化層；

刻蝕所述鈍化層暴露出部分所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極；

在所述鈍化層上制作所述質(zhì)量塊；

刻蝕包括所述鈍化層、所述絕緣層、所述第二薄膜層、所述第一薄膜層、所述晶圓硅襯底表面電隔離層、所述第二內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)形成所述第一釋放槽、所述第一連接件；

刻蝕包括所述鈍化層、所述絕緣層、所述第二薄膜層、所述第一薄膜層、所述晶圓硅襯底表面電隔離層、所述第三內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)形成所述第二釋放槽、所述限位擋板、第二連接件。

優(yōu)選地，所述晶圓硅襯底為預(yù)制空腔SOI晶圓硅襯底，所述制造方法還包括如下步驟：

在硅襯底表面形成第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔；

在所述硅襯底表面及所述第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔內(nèi)表面制作一電隔離層；

在所述硅襯底表面電隔離層上鍵合一器件層；形成具有第二內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔的預(yù)制空腔SOI晶圓硅襯底；

在所述器件層預(yù)定位置形成第三內(nèi)空腔和/或第一內(nèi)空腔；

刻蝕所述器件層及所述硅襯底表面電隔離層，形成導(dǎo)電孔和/或電隔離溝槽；

在所述導(dǎo)電孔和/或所述電隔離溝槽側(cè)壁制作一絕緣壁，在所述導(dǎo)電孔和/或所述電隔離溝槽中間填充導(dǎo)電材料；

在所述器件層上制作一絕緣層；

刻蝕所述絕緣層形成接觸孔；

在所述接觸孔沉積所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極，所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極分別通過(guò)所述接觸孔實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電接觸。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括如下步驟：

在所述絕緣層上制作一鈍化層；

刻蝕所述鈍化層暴露出所述壓力傳感器上電極、所述加速度傳感器上電極、所述共用下電極；

在所述鈍化層上制作所述質(zhì)量塊；

刻蝕包括所述鈍化層、所述絕緣層、所述器件層、所述硅襯底表面電隔離層形成所述第一釋放槽、所述第一連接件；

刻蝕包括所述鈍化層、所述絕緣層、所述器件層中第三內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)形成所述第二釋放槽、所述限位擋板、第二連接件。

優(yōu)選地，在所述晶圓硅襯底上鍵合一保護(hù)蓋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的過(guò)載限位裝置采用機(jī)械限位方式，其由兩部分組成，一部分是限位擋板，其一端晶圓硅襯底相連，一端自由；另一部分是第二連接件，其一端與晶圓硅襯底相連，一端與質(zhì)量塊相連。壓力敏感膜厚度、限位擋板的厚度及限位距離由刻蝕工藝的刻蝕深度決定，整個(gè)晶圓的加工一致性好，采用機(jī)械限位結(jié)構(gòu)，省去電學(xué)限位結(jié)構(gòu)的復(fù)雜控制IC，從而保證限位過(guò)載保護(hù)的精確性，利于成品小型化。

下面結(jié)合附圖對(duì)該發(fā)明進(jìn)行具體敘述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的流程圖。

圖3A-3M為本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的工藝流程示意圖。

圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的半成品結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的半成品結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的制造方法的部分流程圖。

圖7A-7E為本發(fā)明第三實(shí)施例的制造方法的部分工藝流程示意圖。

圖8為本發(fā)明第四實(shí)施例的半成品結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例原理圖。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的一種電容式復(fù)合傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的流程圖，圖3A-3M為本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的工藝流程示意圖。

本實(shí)施例的晶圓采用單晶硅<100>晶向、N型摻雜襯底晶圓。如圖1、2、3A-3M所示，一種電容式復(fù)合傳感器及其制造方法：

參看圖2，步驟201，同時(shí)參看圖3Aa-3Ab，3Aa為橫截面示意圖，3Ab為俯視示意圖。在晶圓硅襯底1上制作第一內(nèi)空腔101、第二內(nèi)空腔102，第一內(nèi)空腔101、第二內(nèi)空腔102在晶圓硅襯底1的高度方向位置一致。內(nèi)空腔有多種做法，可采用多種現(xiàn)有技術(shù)，如US7193256B2里的“硅襯底上的空腔”的制作方法，使用干法刻蝕；如CN103991836B利用各向異性刻蝕方法和各向同性刻蝕方法制作內(nèi)空腔，還可以采用鍵合工藝，此處不做贅述。

步驟202，同時(shí)參看圖3Ba-3Bb，3Ba為橫截面示意圖，3Bb為俯視示意圖。在第二內(nèi)空腔102上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)預(yù)定位置中制作第三內(nèi)空腔103，第三內(nèi)空腔103制作方法與第一內(nèi)空腔101和第二內(nèi)空腔102的制作方法相同，此處不做贅述。優(yōu)選實(shí)施例，此處制作第三內(nèi)空腔103后還可以在第三內(nèi)空腔103表面制作一層半導(dǎo)體掩膜層。

步驟203，同時(shí)參看圖3Ca-3Cb，3Ca為橫截面示意圖，3Cb為俯視示意圖。晶圓表面圖形化、刻蝕，將第一內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)及第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)刻穿成所需圖形，刻蝕后，懸空硅膜結(jié)構(gòu)與晶圓硅襯底1之間具有溝槽并通過(guò)連接懸臂104連接。優(yōu)選實(shí)施例，連接懸臂104可以刻蝕為蛇形懸臂梁結(jié)構(gòu)或應(yīng)力釋放梁結(jié)構(gòu)，連接懸臂104具有足夠的剛度防止懸空硅膜結(jié)構(gòu)與晶圓硅襯底1發(fā)生粘附。

步驟204，同時(shí)參看圖3Da-3Db，3Da為橫截面示意圖，3Db為俯視示意圖。進(jìn)行電隔離處理制作電隔離層105。優(yōu)選方法是將整個(gè)晶圓進(jìn)行熱氧化處理，經(jīng)處理后，晶圓硅襯底1表面覆蓋電隔離層105，連接懸臂104被氧化成絕緣連接懸臂104，懸空硅膜結(jié)構(gòu)亦被電隔離層105包覆，第一內(nèi)空腔101內(nèi)表面、第二內(nèi)空腔102內(nèi)表面亦被電隔離層105覆蓋，實(shí)現(xiàn)第一內(nèi)空腔及第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)與晶圓硅襯底1的電絕緣。

步驟205，同時(shí)參看圖3E，圖3E為橫截面示意圖，制作第一薄膜層106。在晶圓硅襯底1上的電隔離層105表面進(jìn)行第一薄膜層106生長(zhǎng)或者淀積，同時(shí)將步驟203刻蝕開(kāi)的溝槽密封。生長(zhǎng)薄膜的方法和材料可以是外延生長(zhǎng)多晶硅。外延生長(zhǎng)采用化學(xué)氣相沉積，步驟203刻蝕工藝開(kāi)口溝槽也較小，所以外延生長(zhǎng)的硅覆蓋了整個(gè)晶圓上表面，并填充步驟203刻蝕的溝槽。這一步外延工藝可以堵死前一步熱氧化以后晶圓表面可能殘存的針孔結(jié)構(gòu)，防止后續(xù)清洗光刻步驟中有液體流入空腔，影響結(jié)構(gòu)與后續(xù)工藝。

步驟206，同時(shí)參看圖3Fa-3Fb，3Fa為橫截面示意圖，3Fb為俯視示意圖?？涛g第一薄膜層106和晶圓硅襯底1上表面的電隔離層105，形成三個(gè)電接觸孔107，其中一電接觸孔107在第一內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)上，另一電接觸孔107在第二內(nèi)空腔上方懸空硅膜結(jié)構(gòu)上，再一電接觸孔107在懸空硅膜結(jié)構(gòu)外的晶圓硅襯底1上。

步驟207，同時(shí)參看圖3G，3G為橫截面示意圖。制作第二薄膜層108，同時(shí)填充電接觸孔107實(shí)現(xiàn)與晶圓硅襯底1的電接觸。第二薄膜層108可以采用摻雜的外延生長(zhǎng)的多晶硅材料。

步驟208，同時(shí)參看圖3Ha-3Hb，3Ha為橫截面示意圖，3Hb為俯視示意圖。在第一薄膜層106與第二薄膜層108上刻蝕出三個(gè)電隔離溝槽109，每個(gè)電隔離溝槽109分別包圍著相應(yīng)的一個(gè)電接觸孔107。

步驟209，同時(shí)參看圖3I，3I為橫截面示意圖。制作絕緣層110并填充電隔離溝槽109。在第二薄膜層108上生長(zhǎng)或者淀積一層絕緣層110，生長(zhǎng)或者淀積的絕緣層110可以是利用低壓化學(xué)氣相淀積的氧化硅材料，同時(shí)用該絕緣材料將步驟208刻蝕出電隔離溝槽109填充。

步驟210，同時(shí)參看圖3J，3J為橫截面示意圖。刻蝕絕緣層110形成接觸孔，沉積壓力傳感器上電極111，加速度傳感器上電極112，共用下電極113及相應(yīng)的金屬連線，退火，實(shí)現(xiàn)電接觸。壓力傳感器上電極111位于所述第一內(nèi)空腔101上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)上方位置，并通過(guò)接觸孔、第二薄膜層108、電接觸孔107與所述第一內(nèi)空腔101上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)電接觸；加速度傳感器上電極112位于所述第二內(nèi)空腔102上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)上方位置，并通過(guò)接觸孔、第二薄膜層108、電接觸孔107與所述第二內(nèi)空腔102上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)電接觸；共用下電極113位于所述第二內(nèi)空腔102外圍的晶圓硅襯底1的上方位置，并通過(guò)接觸孔、第二薄膜層108、電接觸孔107與晶圓硅襯底1電接觸。

步驟211，同時(shí)參看圖3K，3K為橫截面示意圖。淀積鈍化層114、淀積質(zhì)量塊115。在絕緣層110上淀積鈍化層114、在鈍化層114淀積質(zhì)量塊115，質(zhì)量塊115在第二內(nèi)空腔102上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)的上方位置。

步驟212，同時(shí)參看圖3L，3L為橫截面示意圖?？涛g鈍化層114，暴露部分壓力傳感器上電極111、加速度傳感器上電極112、共用下電極113，壓力傳感器上電極111通過(guò)金屬引線連接到適當(dāng)位置，壓力傳感器上電極111與共用下電極113構(gòu)成一壓力檢測(cè)可變電容。加速度傳感器上電極112通過(guò)金屬引線連接到適當(dāng)位置，加速度傳感器上電極112與共用下電極113構(gòu)成一加速度檢測(cè)可變電容。

步驟213，同時(shí)參看圖3Ma-3Mb，3Ma為橫截面示意圖，3Mb為俯視示意圖。刻穿鈍化層114、絕緣層110、第二薄膜層108、第一薄膜層106、電隔離層105、第二內(nèi)空腔102上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)，形成第一釋放槽116、第一連接件118。

刻穿鈍化層114、絕緣層110、第二薄膜層108、第一薄膜層106、電隔離層105、第三內(nèi)空腔103上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)，形成第二釋放槽117，并結(jié)合第一釋放槽116，形成限位擋板119、第二連接件121。第二內(nèi)空腔102通過(guò)第一釋放槽116形成加速度傳感器的可動(dòng)結(jié)構(gòu)。

第二連接件121與限位擋板119組成過(guò)載限位裝置。

步驟214，同時(shí)參看圖1，鍵合保護(hù)蓋120，以保護(hù)可動(dòng)結(jié)構(gòu)。如果對(duì)加速度傳感器的動(dòng)態(tài)性能有一定要求，鍵合保護(hù)蓋可以在一定的氣壓氛圍中進(jìn)行，以調(diào)節(jié)加速度傳感器的阻尼比。

圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的一種電容式復(fù)合傳感器的半成品結(jié)構(gòu)示意圖，圖4a為橫截面示意圖，圖4b為俯視示意圖。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，第一內(nèi)空腔101、第二內(nèi)空腔102在晶圓硅襯底1內(nèi)的高度方向沒(méi)有重疊面積，第二內(nèi)空腔102上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)設(shè)置有第三內(nèi)空腔103。優(yōu)選實(shí)施例，第一內(nèi)空腔101表面、第三內(nèi)空腔103表面設(shè)置制作一層半導(dǎo)體掩膜層。

圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的一種電容式復(fù)合傳感器的半成品結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的制造方法的部分流程圖，圖7A-7E為本發(fā)明第三實(shí)施例的制造方法的部分工藝流程示意圖。本發(fā)明第三實(shí)施例采用了預(yù)制空腔SOI晶圓制作，是一種簡(jiǎn)易的實(shí)施方案。

如圖5、6、7A-7E所示，一種電容式復(fù)合傳感器及其制造方法：

圖7A是預(yù)制空腔SOI晶圓的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，其制作方法工藝步驟601、602及603所述，只是簡(jiǎn)單提及，可以根據(jù)自己需要找專門(mén)的加工企業(yè)定制。

步驟601，圖形化、刻蝕，在硅襯底5上制作第一內(nèi)空腔501、第二內(nèi)空腔502，第一內(nèi)空腔501、第二內(nèi)空腔502在晶圓硅襯底5內(nèi)的垂直高度方向位置一致。

步驟602，同時(shí)參看圖7A。在硅襯底5表面、第一內(nèi)空腔501內(nèi)表面、第二內(nèi)空腔502內(nèi)表面制作電隔離層504，制作方法同第一實(shí)施例步驟204，在此不做贅述。

步驟603，同時(shí)參看圖7A。在硅襯底5表面的電隔離層504上健合一器件層505，器件層505厚度根據(jù)需要可以減薄至所需厚度，形成帶有第一內(nèi)空腔和第二內(nèi)空腔的預(yù)制空腔SOI晶圓。

步驟604，同時(shí)參看圖7Ba-7Bb，7Ba為橫截面示意圖，7Bb為俯視示意圖。在第二內(nèi)空腔502上方的懸空硅膜結(jié)構(gòu)預(yù)定位置中制作第三內(nèi)空腔503，第三內(nèi)空腔503制作方法與第一實(shí)施例步驟201內(nèi)空腔的制作方法相同，此處不做贅述。優(yōu)選實(shí)施例，此處制作第三內(nèi)空腔503后還可以在第三內(nèi)空腔503表面制作一層半導(dǎo)體掩膜層。

步驟605，同時(shí)參看圖7Ca-7Cb，7Ca為橫截面示意圖，7Cb為俯視示意圖。圖形化并刻蝕器件層505及硅襯底5表面電隔離層504形成電隔離溝槽506及導(dǎo)電孔507。

步驟606，同時(shí)參看圖7Da-7Db，7Da為橫截面示意圖，7Db為俯視示意圖。在導(dǎo)電孔507和電隔離溝槽506側(cè)壁分別制作絕緣壁，中間分別填充有導(dǎo)電材料。側(cè)壁生長(zhǎng)絕緣壁的方法可以采用先熱氧化，然后去除晶圓表面、電隔離溝槽和導(dǎo)電孔底部的熱氧化層，保留電隔離溝槽506和導(dǎo)電孔507側(cè)壁的絕緣壁。填充導(dǎo)電材料制造方法可以采用低壓化學(xué)氣相沉積一層參雜的多晶硅材料，填充電隔離溝槽506和導(dǎo)電孔507，然后去除晶圓表面的導(dǎo)電材料。

步驟607，同時(shí)參看圖7Ea-7Eb，7Ea為橫截面示意圖，7Eb為俯視示意圖。在器件層505上制作一層絕緣層508，絕緣層508開(kāi)設(shè)有三個(gè)接觸孔，接觸孔分別設(shè)有壓力傳感器上電極509、加速度傳感器上電極510、共用下電極511，壓力傳感器上電極509設(shè)在第一內(nèi)空腔的正對(duì)上方并通過(guò)其中一接觸孔與器件層505中第一內(nèi)空腔上方的懸空硅膜實(shí)現(xiàn)電接觸，加速度傳感器上電極510設(shè)在第二內(nèi)空腔的正對(duì)上方并通過(guò)其中另一接觸孔與器件層505中第二內(nèi)空腔上方的懸空硅膜實(shí)現(xiàn)電接觸，共用下電極511通過(guò)再一接觸孔與導(dǎo)電孔填充的導(dǎo)電材料實(shí)現(xiàn)電接觸。壓力傳感器上電極509通過(guò)金屬引線連接適當(dāng)位置，壓力傳感器上電極509與共用下電極511構(gòu)成一壓力檢測(cè)可變電容。加速度傳感器上電極510與共用下電極511構(gòu)成一加速度檢測(cè)可變電容。

絕緣層508上還設(shè)有的鈍化層、質(zhì)量塊，以及刻蝕各層形成第一釋放槽、第一連接件、第二釋放槽、限位擋板、第二連接件、金屬引腳、保護(hù)蓋的設(shè)置及其制造方法均與第一實(shí)施例相同，在此不做贅述。

圖8是本發(fā)明第四實(shí)施例的一種電容式復(fù)合傳感器的半成品結(jié)構(gòu)示意圖，第四實(shí)施例與第三實(shí)施例的區(qū)別在于：第四實(shí)施例與第三實(shí)施例的區(qū)別在于，第二內(nèi)空腔502在硅襯底5內(nèi)第一內(nèi)空腔501設(shè)置在器件層505內(nèi)的適當(dāng)位置，第三內(nèi)空腔503設(shè)置在第二內(nèi)空腔502上方的器件層505內(nèi)的預(yù)定位置。因此，只需要刻蝕第一內(nèi)空腔501上方的器件層505形成一個(gè)導(dǎo)電孔即可。另外，在本實(shí)施例中，將第三實(shí)施例加速度傳感器上電極510與共用下電極511的位置進(jìn)行對(duì)換。

本發(fā)明的原理是：

加速度傳感器結(jié)構(gòu)中的第二內(nèi)空腔高度h1，第二內(nèi)空腔上的懸空硅膜結(jié)構(gòu)厚度d1，第三內(nèi)空腔高度h2，第三內(nèi)空腔上的懸空硅膜結(jié)構(gòu)厚度d2和第二內(nèi)空腔與第三內(nèi)空腔之間的硅膜厚度d3及壓力傳感器敏感膜厚度都可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，由干法刻蝕工藝的刻蝕深度決定，整個(gè)晶圓的加工一致性好，從而保證加速度傳感器具有精確的過(guò)載限位保護(hù)作用。

第二內(nèi)空腔高度h1決定了加速度傳感器質(zhì)量塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離，起到垂直方向向下限位的作用；同時(shí)第二內(nèi)空腔高度h1也可以用來(lái)調(diào)整空氣阻尼的大小，改善加速度傳感器的動(dòng)態(tài)性能。

第三內(nèi)空腔高度h2決定了加速度傳感器質(zhì)量塊向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離，起到垂直方向向上限位的作用。

第二內(nèi)空腔上的懸空硅膜結(jié)構(gòu)厚度d1決定了加速度傳感器的連接件的厚度、第三內(nèi)空腔上的懸空硅膜結(jié)構(gòu)厚度d2決定了限位擋板的厚度、第一內(nèi)空腔與第三內(nèi)空腔之間的硅膜厚度d3決定了限位裝置與傳感器相連部分的厚度。

當(dāng)然，此發(fā)明還可以有其他變換，并不局限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識(shí)，還可以在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下作出各種變化，這樣的變化均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。