壓阻式壓力傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓阻式壓力傳感器及其制備方法，所提供的壓阻式壓力傳感器包括硅基座、硅應(yīng)變膜、玻璃基座、壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)；硅基座具有懸臂式連接部，硅應(yīng)變膜通過懸臂式連接部與硅基座相連，且硅應(yīng)變膜位于硅基座的合圍區(qū)域內(nèi)，硅應(yīng)變膜與硅基座的合圍邊緣之間形成間隙；壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)位于懸臂式連接部上；玻璃基座與硅應(yīng)變膜之間具有空腔，空腔與間隙連通；壓阻式壓力傳感器還包括密封膠層，密封膠層密封封堵于間隙上，以使得空腔與間隙形成密封腔。上述方案能夠解決通過增大硅應(yīng)變膜的橫向尺寸來提高靈敏度所導(dǎo)致的壓阻式壓力傳感器的尺寸增大和成本上升問題。
【專利說明】
壓阻式壓力傳感器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地說，涉及一種壓阻式壓力傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS (Micro Electro Mechanical System的縮寫，指的是微電子機械系統(tǒng))，是新興的跨學(xué)科高新技術(shù)研究領(lǐng)域?；贛EMS技術(shù)制造的壓阻式壓力傳感器以其出色的靈敏度、可靠性及相對較低的制造成本在新興市場中得到廣泛的應(yīng)用。隨著需求的增大，各個領(lǐng)域?qū)贛EMS技術(shù)制造的壓阻式壓力傳感器提出了新的要求:更低成本、更小尺寸、更低功耗和更高靈敏度。
[0003]請參考附圖1，圖1示出了一種典型的壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)。圖1所示的壓阻式壓力傳感器包括硅基座11、硅應(yīng)變膜12、玻璃基座13、壓敏電阻14、重摻雜接觸區(qū)15及金屬引線16。其中，硅基座11與玻璃基座13之間形成與硅應(yīng)變膜12相對應(yīng)的密封腔17，壓敏電阻14的信號通過與重摻雜接觸區(qū)15相連的金屬引線16引出。通常，硅應(yīng)變膜12的厚度會受到壓阻式壓力傳感器制作工藝偏差及成品率的限制，因此，通過增大硅應(yīng)變膜12的橫向尺寸(即圖1中箭頭A所指方向的尺寸)來提高壓阻式壓力傳感器的靈敏度是較為常用的手段。增大硅應(yīng)變膜12的橫向尺寸會導(dǎo)致整個壓阻式壓力傳感器的尺寸增大以及成本上升，最重要的是，上述壓阻式壓力傳感器的靈敏度并沒有得到明顯的提高。
[0004]通過上段描述可知，通過增大硅應(yīng)變膜12的橫向尺寸會提高壓阻式壓力傳感器的靈敏度，但是同樣會造成壓阻式壓力傳感器的尺寸增大及成本上升。此種情境下，壓阻式壓力傳感器的更高靈敏度要求會限制更低成本和更小尺寸要求。
[0005]綜上所述，如何解決通過增大硅應(yīng)變膜的橫向尺寸所導(dǎo)致的壓阻式壓力傳感器的尺寸增大和成本上升問題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種壓阻式壓力傳感器，以解決通過增大硅應(yīng)變膜的橫向尺寸來提高靈敏度所導(dǎo)致的壓阻式壓力傳感器的尺寸增大和成本上升問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]壓阻式壓力傳感器，包括硅基座、硅應(yīng)變膜、玻璃基座、壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)；所述硅基座具有懸臂式連接部，所述硅應(yīng)變膜通過所述懸臂式連接部與所述硅基座相連，且所述硅應(yīng)變膜位于所述硅基座的合圍區(qū)域內(nèi)，所述硅應(yīng)變膜與所述硅基座的合圍邊緣之間形成間隙；
[0009]所述壓敏電阻和所述重摻雜接觸區(qū)位于所述懸臂式連接部上；
[0010]所述玻璃基座與所述硅應(yīng)變膜之間具有空腔，所述空腔與所述間隙連通；
[0011]所述壓阻式壓力傳感器還包括密封膠層，所述密封膠層密封封堵于所述間隙上，以使得所述空腔與所述間隙形成密封腔。
[0012]優(yōu)選的，上述壓阻式壓力傳感器中，所述玻璃基座與所述硅應(yīng)變膜相對的表面上設(shè)置有凹陷，所述硅基座和所述硅應(yīng)變膜與所述凹陷相對的底面為平面，且所述平面與所述凹陷合圍成所述空腔。
[0013]優(yōu)選的，上述壓阻式壓力傳感器中，所述硅基座與所述玻璃基座通過陽極鍵合方式連接以形成所述空腔，且所述壓敏電阻和所述重摻雜接觸區(qū)位于所述硅基座與所述玻璃基座的陽極鍵合面內(nèi)。
[0014]優(yōu)選的，上述壓阻式壓力傳感器中，所述硅基座和所述硅應(yīng)變膜與所述空腔相對的面上均具有絕緣介質(zhì)層。
[0015]優(yōu)選的，上述壓阻式壓力傳感器中，所述硅基座上設(shè)置有凹槽，所述壓阻式壓力傳感器的金屬電極、金屬引線布設(shè)在所述凹槽內(nèi)，且所述金屬引線穿過所述硅基座上的引線孔連接所述金屬電極與所述重摻雜接觸區(qū)。
[0016]基于上述提供的壓阻式壓力傳感器，本發(fā)明還提供一種壓阻式壓力傳感器的制備方法，所提供的壓阻式壓力傳感器的制備方法包括以下步驟:
[0017]61)在硅基座正面上制作壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)；
[0018]62)將所述硅基座的正面與所述玻璃基座結(jié)合，且在兩者的結(jié)合面之間制作空腔；
[0019]63)在所述硅基座上制作間隙以形成硅應(yīng)變膜和懸臂式連接部，所述硅應(yīng)變膜通過懸臂式連接部與所述硅基座相連，且所述硅應(yīng)變膜位于所述硅基座的合圍區(qū)域內(nèi)；所述間隙與所述空腔連通，所述壓敏電阻和所述重摻雜接觸區(qū)位于所述懸臂式連接部上；
[0020]64)在間隙上設(shè)置密封膠膠層，以使得空腔和所述間隙形成密封腔。
[0021]優(yōu)選的，上述制備方法中，步驟62)包括以下步驟:
[0022]71)在玻璃基座上光刻并制作凹陷，以及在制作完所述壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)的所述硅基座正面沉積絕緣介質(zhì)層；
[0023]72)將正面沉積完絕緣介質(zhì)層的所述硅基座與所述玻璃基座具有凹陷的一側(cè)通過陽極鍵合，以形成所述空腔。
[0024]優(yōu)選的，上述制備方法中，步驟71)和步驟72)之間還包括:
[0025]對所述硅基座沉積所述絕緣介質(zhì)層的正面通過CMP工藝進行表面平整化處理。
[0026]優(yōu)選的，上述制備方法中，步驟63)之前還包括:
[0027]通過減薄工藝對所述硅基座實施減薄處理，以使得結(jié)合后的所述硅基座和所述玻璃基座整體厚度至設(shè)計厚度。
[0028]優(yōu)選的，上述制備方法中，通過CMP工藝或KOH濕法腐蝕工藝對所述硅基座實施減薄處理。
[0029]本發(fā)明提供的壓阻式壓力傳感器中，硅應(yīng)變膜位于硅基座的合圍區(qū)域內(nèi)，且硅應(yīng)變膜通過懸臂式連接部連接，硅應(yīng)變膜與硅基座之間的間隙封堵有密封膠層。相比于【背景技術(shù)】中硅應(yīng)變膜與硅基座的無縫一體式結(jié)構(gòu)而言(如圖1所示)，密封膠層的楊氏模量較低，因此密封膠層連接硅應(yīng)變膜和硅基座能夠使得硅應(yīng)變膜具有更好的變形自由度。硅應(yīng)變膜在一定程度上相當(dāng)于一個通過懸臂式連接部連接在硅基座上的懸臂梁。此種情況下，外界壓力作用能夠使得硅應(yīng)變膜獲得更大的變形量。同時，壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)位于懸臂式連接部上，在硅應(yīng)變膜獲得更大的變形量作用下，懸臂式連接部處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，進而使得壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)獲得更大的靈敏度，最終能夠提高整個壓阻式壓力傳感器的靈敏度。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0031]圖1是一種典型的壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種壓阻式壓力傳感器的一面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3是圖2的背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4是圖2的B-B向剖視圖；
[0035]圖5是本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器制備方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6是本發(fā)明實施例中娃基座的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0037]圖7是圖6為表面熱氧化生長二氧化硅后的硅基座示意圖；
[0038]圖8為在娃基座上完成壓敏電阻制作的不意圖；
[0039]圖9為在硅基座上完成重摻雜接觸區(qū)制作的示意圖；
[0040]圖10為在娃基座上完成引線孔、金屬引線和金屬電極制作的不意圖；
[0041]圖11為在娃基座上淀積一■氧化娃介質(zhì)層并完成娃基座表面CMP后的不意圖；
[0042]圖12為玻璃基座完成空腔腐蝕的示意圖；
[0043]圖13為硅基座正面和玻璃基座正面陽極鍵合的示意圖；
[0044]圖14為娃基座完成減薄的不意圖；
[0045]圖15為在硅基座上完成引線槽和通孔制作的示意圖；
[0046]圖16為在硅基座的刻蝕通孔內(nèi)填充光敏密封膠的示意圖
[0047]上圖1-圖16中:
[0048]11-硅基座、12-硅應(yīng)變膜、13-玻璃基座、14-壓敏電阻、15-重摻雜接觸區(qū)、16-金屬引線、17-密封腔；
[0049]21-硅基座、22-硅應(yīng)變膜、23-玻璃基座、24-壓敏電阻、25-重摻雜接觸區(qū)；26—間隙、27—密封膠層、28—密封腔、29—金屬電極、210—金屬引線、2101—懸臂式連接部、2102—凹槽、2201—絕緣介質(zhì)層。
【具體實施方式】
[0050]本發(fā)明實施例提供了一種壓阻式壓力傳感器及其制備方法，解決了【背景技術(shù)】中通過增大硅應(yīng)變膜來提高壓阻式壓力傳感器的靈敏度所導(dǎo)致的壓阻式壓力傳感器的尺寸增大和成本上升問題。
[0051]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案作進一步詳細的說明。
[0052]請參考附圖2、3和4，本發(fā)明實施例提供了一種壓阻式壓力傳感器。圖2所示的壓阻式壓力傳感器包括硅基座21、硅應(yīng)變膜22、玻璃基座23、壓敏電阻24、重摻雜接觸區(qū)25和密封膠層27。其中，硅基座21具有懸臂式連接部211，硅應(yīng)變膜22位于硅基座21的合圍區(qū)域內(nèi)，且硅應(yīng)變膜22與硅基座21的合圍邊緣之間形成間隙26。通常，硅應(yīng)變膜22和懸臂梁式連接部221是從硅基座21上通過間隙26分離而出，間隙26通常通過刻蝕工藝刻蝕而成。
[0053]壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25位于懸臂式連接部211上，玻璃基座23與硅應(yīng)變膜22之間具有空腔，空腔與間隙26連通?？梢?，本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器中，間隙26的設(shè)置使得硅應(yīng)變膜22位于懸臂式連接部211的自由端而懸于空腔之上。密封膠層27密封封堵于間隙26上，使得空腔與間隙26形成密封腔28。密封膠層27封堵間隙26以形成密封腔28的同時，間接地起到連接硅應(yīng)變膜22和硅基座21的作用。
[0054]本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器中，硅應(yīng)變膜22位于硅基座21的合圍區(qū)域內(nèi)，且硅應(yīng)變膜22通過懸臂式連接部211連接，硅應(yīng)變膜22與硅基座21之間的間隙26封堵有密封膠層27。相比于【背景技術(shù)】中硅應(yīng)變膜與硅基座21的無縫一體式結(jié)構(gòu)而言(如圖1所示)，密封膠層27的楊氏模量較低，因此密封膠層27連接硅應(yīng)變膜22和硅基座21能夠使得硅應(yīng)變膜22具有更好的變形自由度。硅應(yīng)變膜22在一定程度上相當(dāng)于一個通過懸臂式連接部211連接在硅基座21上的懸臂梁。此種情況下，外界壓力作用能夠使得硅應(yīng)變膜22獲得更大的變形量。同時，壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25位于懸臂式連接部211上，在硅應(yīng)變膜22獲得更大的變形量作用下，懸臂式連接部211處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，進而使得壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25獲得更大的靈敏度，最終能夠提高整個壓阻式壓力傳感器的靈敏度。
[0055]相比于【背景技術(shù)】而言，本發(fā)明實施例中，硅應(yīng)變膜22通過懸臂式連接部221和密封膠層27與硅基座21相連，而且壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25位于懸臂式連接部221上。這種改進后結(jié)構(gòu)能夠提高壓阻式壓力傳感器的靈敏度，而無需增大壓阻式壓力傳感器的尺寸，尺寸沒有增大也就不會增大壓阻式壓力傳感器的成本?？梢?，本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器，能夠解決【背景技術(shù)】中通過增大硅應(yīng)變膜來提高壓阻式壓力傳感器的靈敏度所導(dǎo)致的壓阻式壓力傳感器的尺寸增大和成本上升問題。
[0056]請再次參考附圖1，圖1所示的壓阻式壓力傳感器中，硅基座11和玻璃基座13之間形成密封腔17。密封腔17由開設(shè)在硅基座11上的凹槽與玻璃基座13對接后形成。通常，凹槽在硅基座11上通過異性濕法腐蝕而成，受硅基座21的晶向限制，異性濕法腐蝕需要使得密封腔17的側(cè)壁與硅應(yīng)變膜12之間呈54.V的夾角，由于玻璃基座13的結(jié)合面與硅應(yīng)變膜12平行，因此密封腔17的側(cè)壁與玻璃基座13的結(jié)合面之間呈54.V的夾角。此種情況下，開設(shè)如圖1所示大小的硅應(yīng)變膜12，由于密封腔17的側(cè)壁與硅應(yīng)變膜12之間夾角的存在，那么則需要增大硅基座11的橫向尺寸(箭頭A方向的尺寸)，最終導(dǎo)致硅應(yīng)變膜12的一側(cè)增大的橫向尺寸為S。很顯然，橫向尺寸的增大勢必會增大壓阻式壓力傳感器的整體尺寸，進而也導(dǎo)致壓阻式壓力傳感器制造成本的上升。為了解決此問題，本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器，玻璃基座23與硅應(yīng)變膜22相對的表面上設(shè)置有凹陷，硅基座21和硅應(yīng)變膜22與凹陷相對的底面為平面，平面與凹陷合圍成空腔，此種情況下，硅應(yīng)變膜22相對的空腔形成于玻璃基座23上。本實施例中，由于凹陷開設(shè)在玻璃基座23上，不受硅基座21的晶向限制，也就不存在對整個壓阻式壓力傳感器的橫向尺寸影響。相比于【背景技術(shù)】中所述的壓阻式壓力傳感器而言，上述優(yōu)選方案能夠避免密封腔形成對于壓阻式壓力傳感器橫向尺寸的增大影響。相對應(yīng)的，能夠減小整個壓阻式壓力傳感器的橫向尺寸，進而能夠降低壓阻式壓力傳感器的制造成本。壓阻式壓力傳感器的尺寸減小更有利于壓阻式壓力傳感器的小型化發(fā)展，進而也能擴展壓阻式壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0057]本發(fā)明實施例中，硅基座21和玻璃基座23通常通過陽極鍵合的方式貼合，以形成空腔。更為優(yōu)選內(nèi)的，壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25位于硅基座21和玻璃基座23的陽極鍵合面之內(nèi)。此種情況下，硅基座21和玻璃基座23形成空腔的過程中保證了對壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25的自封裝，節(jié)約封裝成本的同時還能夠在嚴(yán)苛的環(huán)境下實施封裝工作。
[0058]另外，目前壓敏電阻通常設(shè)置在硅基座的表面上，為了實現(xiàn)對壓敏電阻和重摻雜接觸區(qū)的封裝，通常在硅基座的表面整體墊積一層氮化硅保護層，氮化硅保護層也會墊積到硅應(yīng)變膜上，由于氮化硅保護層的楊氏模量較大，進而會增大硅應(yīng)變膜的剛度，很顯然這會影響壓阻式壓力傳感器的靈敏度。而且對于壓阻式壓力傳感器的非線性度而言，由于氮化硅保護層存在應(yīng)力，導(dǎo)致硅應(yīng)變膜在無外界壓力時就已經(jīng)存在變形，在外界壓力的作用下硅應(yīng)變膜的彎曲變形量會增大，硅應(yīng)變膜出現(xiàn)較大撓度變形，進而導(dǎo)致非線性度增大。很顯然，這不利于壓阻式壓力傳感器的檢測。而本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器中，壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25自封裝于硅基座21和玻璃基座23的陽極鍵合面之內(nèi)，這能夠避免采用氮化硅保護層對壓敏電阻的保護，進而也就能夠避免氮化硅保護層對壓阻式壓力傳感器的非線性度的影響。
[0059]通常，硅基座21和硅應(yīng)變膜22與空腔相對的面上均具有絕緣介質(zhì)層2201，具體的，絕緣介質(zhì)層2201可以為S12絕緣介質(zhì)層。本發(fā)明實施例中，密封膠層27可以采用普通的膠即可。為方便實現(xiàn)密封膠的圖形化，優(yōu)選的，密封膠層27采用光敏密封膠。光敏密封膠的優(yōu)點在于可以繼續(xù)后續(xù)的光刻工藝(曝光、顯影、烘干)直接完成膠的圖形化(即，只在間隙處保留膠，其他位置的膠全部通過顯影去除)。如果采用普通膠的話，還需要在普通膠的表面再次涂抹光敏密封膠，在再進行光刻工序后通過腐蝕工藝將圖形轉(zhuǎn)移至普通膠中，最后還需要將普通膠表面的光刻膠全部去除。可見，本發(fā)明實施例中，密封膠層27采用光敏密封膠，能夠簡化壓阻式壓力傳感器的制作流程，有利于提高壓阻式壓力傳感器的生產(chǎn)效率。
[0060]請再次參考附圖1，傳統(tǒng)典型的壓阻式壓力傳感器中，壓阻式壓力傳感器的厚度為硅基座和玻璃基座的厚度之和，受上述因素的限制，壓阻式壓力傳感器的厚度無法進一步降低。為了優(yōu)化技術(shù)方案，請再次參考附圖4，本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器中，壓阻式壓力傳感器的厚度為硅應(yīng)變膜22和玻璃基座23的厚度之和，由于硅應(yīng)變膜22的厚度遠遠小于【背景技術(shù)】中硅基座，因此本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠減小壓阻式壓力傳感器的厚度，進而能夠大大拓展壓阻式壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0061]基于本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器，本發(fā)明實施例還提供了一種壓阻式壓力傳感器的制備方法。請在圖2-4的基礎(chǔ)上，結(jié)合參考附圖5，圖5示出了本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器的制備方法流程。圖5所示的流程包括以下步驟:
[0062]S501、在硅基座21正面制作壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25。
[0063]本步驟中，通常采用離子注入或者雜質(zhì)擴散的方式制作壓敏電阻24以及重摻雜接觸區(qū)25。
[0064]通常本步驟之后還需要在硅基座21的正面制作金屬引線孔、金屬引線210和金屬電極29，包括金屬引線210穿過金屬引線孔將金屬電極29與重摻雜接觸區(qū)25連接，從而將壓敏電阻24的信號依次經(jīng)過重摻雜接觸區(qū)25和金屬引線210引至金屬電極29。
[0065]S502、將硅基座21的正面與玻璃基座23結(jié)合，以及在兩者的結(jié)合面之間制作空腔。
[0066]通常，硅基座21的正面與玻璃基座23通過陽極鍵合的方式實現(xiàn)結(jié)合。通常在結(jié)合前，在硅基座21或玻璃基座23上開挖凹陷，然后在硅基座21的正面與玻璃基座23結(jié)合以形成空腔。優(yōu)選的，凹陷開挖在玻璃基座23上。當(dāng)在硅基座21與玻璃基座23上通過陽極鍵合的方式結(jié)合，且凹陷開設(shè)在硅基座21上時，壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25需要設(shè)置在硅基座21的非凹陷面。
[0067]通常，在硅基座21與玻璃基座23鍵合之前還在硅基座21的正面沉積絕緣介質(zhì)層。具體的，可以沉積S12絕緣介質(zhì)層，更為具體的，可以通過PECVD(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n-等離子體增強化學(xué)氣相沉積)的方式淀積S12絕緣介質(zhì)層。
[0068]為了更好地實現(xiàn)陽極鍵合，在沉積絕緣介質(zhì)層之后，還需要對絕緣介質(zhì)層表面進行平整化處理，例如采用CMP工藝進行表面平整化處理。對絕緣介質(zhì)層表面實施平整化處理能夠提高硅基座21的陽極鍵合的氣密性和強度，進而能夠提高整個壓阻式壓力傳感器的壽命。
[0069]本發(fā)明實施例中，在硅基座21的正面和玻璃基座23之間制作空腔具體可以包括以下步驟:
[0070]Al、在玻璃基座23上設(shè)置凹陷。
[0071]凹陷通常通過干法刻蝕或濕法腐蝕的方式形成于玻璃基座23上，本步驟中凹陷的橫向尺寸應(yīng)該與所制備的壓阻式壓力傳感器的硅應(yīng)變膜的橫向尺寸相當(dāng)。
[0072]A2、將硅基座21制作有壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25的正面與玻璃基座23光刻后制作有凹陷的一面對接結(jié)合。
[0073]硅基座21和玻璃基座23對接結(jié)合后，硅基座21具有壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25的表面與玻璃基座23的凹陷形成空腔。
[0074]當(dāng)然，凹陷也可以開設(shè)在硅基座21上，如【背景技術(shù)】提供的壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)，凹陷通常通過異性濕法腐蝕的方式設(shè)置在硅基座上，由于受硅基座21的晶向限制，異性濕法腐蝕需要使得密封腔的側(cè)壁與硅應(yīng)變膜之間呈54.V的夾角，這就需要增大硅基座21的橫向尺寸，最終導(dǎo)致壓阻式壓力傳感器的尺寸增大和成本上升。為此，上述優(yōu)選方案中，在玻璃基座23上設(shè)置凹陷，使得凹陷的設(shè)置不受硅基座21的徑向限制，也就不存在對整個壓阻式壓力傳感器橫向尺寸的增大，更有利于壓阻式壓力傳感器的小型化發(fā)展，同時，尺寸減小也能夠降低壓阻式壓力傳感器的制造成本，小型化也能夠擴寬壓阻式壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0075]本發(fā)明實施例提供的另一種優(yōu)選方案為中，將硅基座21的正面與玻璃基座23結(jié)合，以及在硅基座21的正面和玻璃基座23之間制作空腔具體可以包括以下步驟:
[0076]B1、在玻璃基座23上設(shè)置凹陷，以及在制作完成壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25的硅基座21正面沉積絕緣介質(zhì)層。
[0077]B2、將正面沉積完絕緣介質(zhì)層的硅基座21與玻璃基座23具有凹陷的一側(cè)通過陽極鍵合，以形成空腔。
[0078]S503、在硅基座21上制作間隙26以形成硅應(yīng)變膜22和懸臂式連接部2101。
[0079]本步驟中，間隙26通常通過刻蝕的方式形成，間隙26形成硅應(yīng)變膜22和懸臂式連接部211的同時實現(xiàn)了如下結(jié)構(gòu):硅應(yīng)變膜22通過懸臂式連接部2101與硅基座21相連，硅應(yīng)變膜22位于硅基座21的合圍區(qū)域內(nèi)，間隙26與空腔連通，壓敏電阻24與重摻雜接觸區(qū)25位于懸臂式連接部2101上。
[0080]S504、在間隙26上設(shè)置密封膠層27，以使得空腔與所述間隙26形成密封腔28。
[0081]本步驟中，密封膠層27可以采用普通膠，也可以采用光敏密封膠。我們知道，在制作壓阻式壓力傳感器的過程中，步驟S504之后還包括一系列光刻工序，即曝光、顯影和烘干等操作。若采用普通膠，還需要在普通膠的表面再次涂抹光敏密封膠，然后再進行光刻工序，最后通過溶液腐蝕掉多余的普通膠才能完成膠的圖形化，最后還需要將普通膠表面的光刻膠全部去除。而采用光敏密封膠，那么在本步驟之后直接進行光刻工藝以完成膠的圖形化即可?？梢姡饷裘芊饽z能夠節(jié)省工序，簡化操作流程，有利于提高壓阻式壓力傳感器的生產(chǎn)效率。
[0082]本發(fā)明實施例提供的壓阻式壓力傳感器的制備方法，步驟還包括:通過減薄工藝對硅基座21實施減薄處理，以使得結(jié)合后的硅基座21和玻璃基座23的整體厚度至設(shè)計厚度。減薄工藝能夠獲得較小厚度的壓阻式壓力傳感器，使得壓阻式壓力傳感器的尺寸減小，相應(yīng)的也能夠降低其制作成本，同時也有利于擴寬壓阻式壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。通常，通過CMP工藝或者KOH濕法腐蝕工藝對硅基座21實施減薄處理。需要說明的是，本發(fā)明實施例中，硅應(yīng)變膜22是硅基座21通過相應(yīng)的工藝制作而成。在對硅基座21實施減薄處理應(yīng)當(dāng)包括對硅應(yīng)變膜22的減薄處理。優(yōu)選的，對硅基座21的減薄處理發(fā)生在步驟S504之前，此種情況下，間隙26的開設(shè)發(fā)生在減薄處理之后，進而能夠降低間隙26開設(shè)的損耗及難度。
[0083]請參考附圖6-16，圖6-16是壓阻式壓力傳感器的制備方法的一種具體的實施方式，上圖所示的制備方法包括以下步驟:
[0084]Cl、備片，單晶形式的硅基座21作為壓阻式壓力傳感器的基片，如圖6所示。
[0085]C2、在硅基座21表面通過熱氧化的方式制作二氧化硅層C，如圖7所示。
[0086]C3、制作壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25。采用標(biāo)準(zhǔn)壓阻工藝在硅基座21上制作壓敏電阻24和重摻雜接觸區(qū)25，如圖8、9所示，具體包括:光刻淡硼區(qū)；RIE(反應(yīng)離子刻蝕)3102;離子注入B +;硼推進；光刻濃硼區(qū)，RIE S1 2;離子注入B +;硼推進；
[0087]C4、制作金屬引線孔、金屬引線210和金屬電極29，如圖10所示。
[0088]制作過程包括:正面光刻引線孔和金屬電極區(qū)；RIE S12JI射金屬，金屬可以為T1、N1、TiN、Cr、Au、Cu、AL、W、Pt 或者他們的組合；
[0089]C5、采用PECVD方式淀積絕緣介質(zhì)層2201，例如S12絕緣介質(zhì)層，然后采用CMP方式對待鍵合硅面做平整化處理，如圖11所示；
[0090]C6、在玻璃基座23上制備凹陷D。
[0091]步驟C6中，玻璃基座23上光刻、干法刻蝕凹陷D，如圖12所示，圖12頂層涂有光刻膠E。
[0092]C7、將硅基座21中包含壓敏電阻24和金屬引線210的面與玻璃基座23中包含凹陷D的面進行對準(zhǔn)陽極鍵合，壓敏電阻24密封在空腔F內(nèi)，如圖13所示。
[0093]C8、娃應(yīng)變膜 22 制備，采用 CMP(是 Chemical Mechanical Polishing 的縮寫，化學(xué)機械拋光)工藝減薄硅基座21至設(shè)計厚度，如圖14所示。
[0094]C9、在硅基座21上刻蝕凹槽2102和間隙26，以形成硅應(yīng)變膜22和懸臂式連接部2101，如圖15所示。具體包括:光刻金屬引線用凹槽2102和刻蝕通孔圖形，采用ASE方式刻蝕硅，再利用RIE (反應(yīng)離子刻蝕)的方式刻蝕間隙26直至刻蝕的間隙26與空腔F串通。
[0095]C10、在間隙26內(nèi)填充密封膠，以形成密封膠層27，如圖16所示，通常密封膠為光敏密封膠，填充光敏密封膠包括硅基片I表面涂厚膠，光刻、曝光、烘干。
[0096]Cl 1、劃片，芯片制作完成。
[0097]本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。
[0098]以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.壓阻式壓力傳感器，包括硅基座(21)、硅應(yīng)變膜(22)、玻璃基座(23)、壓敏電阻(24)和重摻雜接觸區(qū)(25);其特征在于，所述硅基座(21)具有懸臂式連接部(2101)，所述硅應(yīng)變膜(22)通過所述懸臂式連接部(2101)與所述硅基座(21)相連，且所述硅應(yīng)變膜(22)位于所述硅基座(21)的合圍區(qū)域內(nèi)，所述硅應(yīng)變膜(22)與所述硅基座(21)的合圍邊緣之間形成間隙(26); 所述壓敏電阻(24)和所述重摻雜接觸區(qū)(25)位于所述懸臂式連接部(2101)上； 所述玻璃基座(23)與所述硅應(yīng)變膜(22)之間具有空腔，所述空腔與所述間隙(26)連通； 所述壓阻式壓力傳感器還包括密封膠層(27)，所述密封膠層(27)密封封堵于所述間隙(26)上，以使得所述空腔與所述間隙(26)形成密封腔(28)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于，所述玻璃基座(23)與所述硅應(yīng)變膜(22)相對的表面上設(shè)置有凹陷，所述硅基座(21)和所述硅應(yīng)變膜(22)與所述凹陷相對的底面為平面，且所述平面與所述凹陷合圍成所述空腔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于，所述硅基座(21)與所述玻璃基座(23)通過陽極鍵合方式連接以形成所述空腔，且所述壓敏電阻(24)和所述重摻雜接觸區(qū)(25)位于所述硅基座(21)與所述玻璃基座(23)的陽極鍵合面內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于，所述硅基座(21)和所述硅應(yīng)變膜(22)與所述空腔相對的面上均具有絕緣介質(zhì)層(2201)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于，所述硅基座(21)上設(shè)置有凹槽(2102)，所述壓阻式壓力傳感器的金屬電極(29)、金屬引線(210)布設(shè)在所述凹槽(2102)內(nèi)，且所述金屬引線(210)穿過所述硅基座(21)上的引線孔連接所述金屬電極(29)與所述重摻雜接觸區(qū)(25)。6.壓阻式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 61)在硅基座(21)正面上制作壓敏電阻(24)和重摻雜接觸區(qū)(25); 62)將所述硅基座(21)的正面與所述玻璃基座(23)結(jié)合，且在兩者的結(jié)合面之間制作空腔； 63)在所述硅基座(21)上制作間隙(26)以形成硅應(yīng)變膜(22)和懸臂式連接部(211)，所述硅應(yīng)變膜(22)通過懸臂式連接部(211)與所述硅基座(21)相連，且所述硅應(yīng)變膜(22)位于所述硅基座(21)的合圍區(qū)域內(nèi)；所述間隙(26)與所述空腔連通，所述壓敏電阻(24)和所述重摻雜接觸區(qū)(25)位于所述懸臂式連接部(211)上； 64)在間隙(26)上設(shè)置密封膠膠層(27)，以使得空腔和所述間隙(26)形成密封腔(28)ο7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟62)包括以下步驟: 71)在玻璃基座(23)上光刻并制作凹陷，以及在制作完所述壓敏電阻(24)和重摻雜接觸區(qū)(25)的所述硅基座(21)正面沉積絕緣介質(zhì)層； 72)將正面沉積完絕緣介質(zhì)層的所述硅基座(21)與所述玻璃基座(23)具有凹陷的一側(cè)通過陽極鍵合，以形成所述空腔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟71)和步驟72)之間還包括: 對所述硅基座(21)沉積所述絕緣介質(zhì)層的正面通過CMP工藝進行表面平整化處理。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟63)之前還包括: 通過減薄工藝對所述硅基座(21)實施減薄處理，以使得結(jié)合后的所述硅基座(21)和所述玻璃基座(23)整體厚度至設(shè)計厚度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，通過CMP工藝或KOH濕法腐蝕工藝對所述硅基座(21)實施減薄處理。
【文檔編號】G01L9/06GK106066219SQ201510200742
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年4月24日 公開號201510200742.3, CN 106066219 A, CN 106066219A, CN 201510200742, CN-A-106066219, CN106066219 A, CN106066219A, CN201510200742, CN201510200742.3
【發(fā)明人】黃賢, 謝軍, 吳昭
【申請人】浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司