MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器技术

本发明专利技术提供一种MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器，其中的MEMS压力传感器制造方法，包括对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；在第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在敏感层上制作探测单元、焊盘以及覆盖敏感层、探测单元和焊盘的保护层；在第一结构层远离敏感层的一侧键合第二硅基体，并对第二硅基体依次进行干法刻蚀和减薄处理，形成具有规则开孔的第三结构层；在保护层上键合保护盖，保护敏感层结构，并最终形成MEMS压力传感器。利用上述发明专利技术能够利用单晶硅基底湿法腐蚀侧壁倾斜特性，通过开孔倒置键合方式扩大压力敏感膜的面积，并提高传感器整体结构强度和性能。并提高传感器整体结构强度和性能。并提高传感器整体结构强度和性能。

【技术实现步骤摘要】
MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器


[0001]本专利技术涉及微电子制造
，更为具体地，涉及一种MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和技术的发展，近年来，手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。MEMS(Micro
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Electro
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Mechanical
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System，简称MEMS)工艺集成的MEMS传感器开始被批量应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的传感器小，因此受到大部分生产商的青睐。
[0003]目前，主流MEMS压力传感器的低成本方案基本都是通过碱性溶液腐蚀芯片晶圆背面体硅结构，形成带斜坡的背面敏感膜，但是由于晶格特性会导致背腔腐蚀后形成50多度的斜坡，该斜坡覆盖区域可认为是传感器芯片的冗余部分，不仅增加了芯片的整体体积，同时还会降低整张晶圆的出片率；于此同时，由于斜倾角的存在，导致相同芯片尺寸体积下的冗余过多，敏感膜尺寸减小，极大的降低了压力传感器芯片的灵敏度指标，最终导致传感器器件的整体性能下降。
[0004]此外，传统工艺采用碱性溶液腐蚀形成敏感膜，由于背面湿法腐蚀的特性决定敏感膜背面会存在极大的不均匀性，也会导致敏感膜中心与边缘区域的厚度差异，容易在传感器的测量中引入误差，降低传感器的测量精度。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器，以解决现有传感器制造工艺存在的冗余过多，导致出片量低、成本高、敏感膜尺寸减小，影响传感器灵敏度及可靠性等问题。
[0006]本专利技术提供的MEMS压力传感器制造方法，包括对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；在第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在敏感层上制作探测单元、焊盘以及覆盖敏感层、探测单元和焊盘的保护层；在第一结构层远离敏感层的一侧键合第二硅基体，并对第二硅基体依次进行干法刻蚀和减薄处理，形成具有规则开孔的第三结构层；在保护层上键合保护盖，形成MEMS压力传感器。
[0007]此外，可选的技术方案是，第一结构层和第三结构层的开孔位置对应设置；并且，第三结构层的开孔尺寸大于第一结构层的最小开孔的尺寸。
[0008]此外，可选的技术方案是，在保护盖上设置有通气孔；并且，在第三结构层远离敏感层的一侧设置有封闭层，封闭层与第三结构层、第一结构层和敏感层相配合形成密闭空间。
[0009]此外，可选的技术方案是，保护盖与敏感层配合形成密闭空间，敏感层的下侧通过
第一结构层和第三结构层的开孔与外界导通。
[0010]此外，可选的技术方案是，在保护层上设置有避让槽，焊盘的一侧与探测单元连接，焊盘的另一侧通过避让槽与外界连接。
[0011]此外，可选的技术方案是，在对第一硅基体、第二结构层和第二硅基体进行减薄处理的之后，还包括：对减薄处理后的第一硅基体、第二结构层和第二硅基体进行抛光处理。
[0012]此外，可选的技术方案是，探测单元包括设置在敏感层内的轻掺杂区以及与轻掺杂区连接的重掺杂区；焊盘与重掺杂区相连接。
[0013]此外，可选的技术方案是，敏感层与第一结构层的接触面积小于第一结构层与第三结构层的接触面积。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供一种MEMS压力传感器制造方法，包括：对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；在第一结构层远离敏感层的一侧键合第二硅基体，并对第二硅基体进行干法刻蚀和减薄处理，形成第三结构层；在第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在敏感层上制作探测单元、焊盘以及覆盖敏感层、探测单元和焊盘的保护层；在保护层上键合保护盖，以形成MEMS压力传感器。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供一种MEMS压力传感器，包括：具有开孔的第三结构层、设置在第三结构层上且具有倾斜开孔的第一结构层，以及设置在第一结构层远离第三结构层一侧的敏感层；其中，在敏感层上设置有探测单元、焊盘以及覆盖敏感层、探测单元和焊盘的保护层；在保护层外侧设置有保护盖，敏感层通过保护盖上的通气孔与外界导通，或者敏感层通过第三结构层和第一结构层上的开孔与外界导通。
[0016]利用上述MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器，首先对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；然后在第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在第一结构层远离敏感层的一侧键合第二硅基体，并对第二硅基体依次进行干法和减薄处理，形成具有规则开孔的第三结构层；最后，在保护层上键合保护盖，形成MEMS压力传感器，能够通过地第三结构层提高整体结构强度，降低内外部应力对敏感层的影响，此外，可利用第一结构层的倾斜开孔，扩大敏感层的尺寸，提高整体均匀性及灵敏度，传感器测量精度高、性能稳定、可靠性强。
[0017]为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0018]通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0019]图1为根据本专利技术实施例的MEMS压力传感器制造方法的流程图；
[0020]图2为根据本专利技术实施例的MEMS压力传感器制造方法的原理图；
[0021]图3为根据本专利技术另一实施例的MEMS压力传感器制造方法的流程图；
[0022]图4为根据本专利技术实施例的MEMS压力传感器的结构示意图；
[0023]图5为根据本专利技术另一实施例的MEMS压力传感器的结构示意图。
[0024]其中的附图标记包括：第一硅基体1、开孔11、敏感层2、保护层21、焊盘3、探测单元4、第二硅基体5、开孔51、保护盖6、避让槽61、通气孔62、封闭层7。
[0025]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0026]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压力传感器制造方法，其特征在于，包括：对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；在所述第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对所述第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在所述敏感层上制作探测单元、焊盘以及覆盖所述敏感层、所述探测单元和所述焊盘的保护层；在所述第一结构层远离所述敏感层的一侧键合第二硅基体，并对所述第二硅基体依次进行干法刻蚀和减薄处理，形成具有规则开孔的第三结构层；在所述保护层上键合保护盖，形成所述MEMS压力传感器。2.如权利要求1所述的MEMS压力传感器制造方法，其特征在于，所述第一结构层和所述第三结构层的开孔位置对应设置；并且，所述第三结构层的开孔尺寸大于所述第一结构层的最小开孔的尺寸。3.如权利要求1所述的MEMS压力传感器制造方法，其特征在于，在所述保护盖上设置有通气孔；并且，在所述第三结构层远离所述敏感层的一侧设置有封闭层，所述封闭层与所述第三结构层、所述第一结构层和所述敏感层相配合形成密闭空间。4.如权利要求1所述的MEMS压力传感器制造方法，其特征在于，所述保护盖与所述敏感层配合形成密闭空间，所述敏感层的下侧通过所述第一结构层和所述第三结构层的开孔与外界导通。5.如权利要求1所述的MEMS压力传感器制造方法，其特征在于，在所述保护层上设置有避让槽，所述焊盘的一侧与所述探测单元连接，所述焊盘的另一侧通过所述避让槽与外界连接。6.如权利要求1所述的MEMS压力传感器制造方法，其特征在于，在对所述第一硅基体、所述第二结构层和所述第二硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恩成，陈磊，张强，闫文明，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：