一种MEMS压力传感器及其制备方法技术

公开了一种MEMS压力传感器及其制备方法，MEMS压力传感器，包括：衬底；红外光源，位于所述衬底上；热电堆结构，位于所述衬底上，其与所述红外光源相互分离；键合层，位于所述介质层上，围绕所述红外光源和所述热电堆结构；反射层，位于所述键合层远离所述介质层的表面；以及压力感应层，位于所述反射层远离所述键合层的表面，用于感受压力并且受力时带动所述反射层发生形变；其中，所述键合层的内表面以及所述反射层与所述介质层相对的表面构成反射面，所述红外光源发的红外光经所述反射层反射至所述热电堆结构。所述热电堆结构。所述热电堆结构。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种MEMS压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS器件是在微电子技术基础上发展起来的采用微加工工艺制作的微电子机械器件，已经广泛地用作传感器和执行器。例如，MEMS器件可以是压力传感器、加速度计、陀螺仪、硅电容麦克风。
[0003]传统的MEMS压力传感器通常为压阻式MEMS压力传感器及电容MEMS压力传感器，压阻式MEMS压力传感器及电容MEMS压力传感器在测量过程中通常会存在寄生的问题，对测量的灵敏度造成影响。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种MEMS压力传感器及其制备方法，采用热电堆结构以及红外光源，代替了传统的压阻式MEMS压力传感器及电容MEMS压力传感器，从而减少了寄生，提高了灵敏度。
[0005]本专利技术第一方面提供一种MEMS压力传感器，包括：
[0006]衬底；
[0007]红外光源，位于所述衬底上；
[0008]热电堆结构，位于所述衬底上，其与所述红外光源相互分离；
[0009]键合层，位于所述介质层上，围绕所述红外光源和所述热电堆结构；反射层，位于所述键合层远离所述介质层的表面；以及
[0010]压力感应层，位于所述反射层远离所述键合层的表面，用于感受压力并且受力时带动所述反射层发生形变；
[0011]其中，所述键合层的内表面以及所述反射层与所述介质层相对的表面构成反射面，所述红外光源发的红外光经所述反射层反射至所述热电堆结构。
[0012]在一些实施例中，还包括介质层，所述介质层位于所述衬底的第一表面，所述热电堆结构埋设于所述介质层内部，所述红外光源位于所述介质层内，且暴露于所述介质层远离所述衬底的表面。
[0013]在一些实施例中，所述介质层包括层叠的第一介质层和第二介质层，所述第一介质层位于所述衬底的第一表面，所述第二介质层位于所述第一介质层的表面。
[0014]在一些实施例中，包括接触金属，所述接触金属从所述衬底的第二表面向着所述第二介质层的方向延伸，贯穿所述衬底和所述第一介质层，停止于所述第二介质层内部。
[0015]在一些实施例中，所述热电堆结构包括多个热电偶以及多个第一金属连接线，所述第一金属连接线将多个相互分离的热电偶首尾顺序连接，以使得多个所述热电偶串联，形成热电堆结构。
[0016]在一些实施例中，串联的热电偶的两端经由所述第一金属连接线连接至相应的接
触金属。
[0017]在一些实施例中，红外光源经由第二金属连接线连接至相应的接触金属。
[0018]在一些实施例中，包括焊盘，所述焊盘位于所述衬底的第二表面，所述焊盘与相应的接触金属电连接。
[0019]在一些实施例中，所述第一介质层为氧化硅层，所述第二介质层为氮化硅层。
[0020]在一些实施例中，所述热电堆结构包括多组，多组所述热电堆结构围绕所述红外光源。
[0021]在一些实施例中，所述衬底具有背腔，所述背腔贯穿所述衬底。
[0022]本专利技术第二方面提供一种MEMS压力传感器的制备方法，包括：
[0023]在衬底上形成热电堆结构以及红外光源，所述热电堆结构与所述红外光源相互分离；
[0024]在所述衬底上形成第一键合层，所述第一键合层围绕所述红外光源和所述热电堆结构；；
[0025]在压力感应层上形成依次形成反射层和第二键合层；
[0026]将所述第一键合层和所述第二键合层键合在一起，形成所述键合层；
[0027]其中，所述键合层的内表面以及所述反射层与所述介质层相对的表面构成反射面，所述红外光源发的红外光经所述反射层反射至所述热电堆结构，所述压力感应层用于感受压力并且受力时带动所述反射层发生形变。
[0028]在一些实施例中，形成所述热电堆结构和所述红外光源之间还包括在所述衬底的第一表面形成介质层，所述热电堆结构埋设于所述介质层内部，所述红外光源位于所述介质层内，且暴露于所述介质层远离所述衬底的表面。
[0029]在一些实施例中，形成所述介质层的方法包括：
[0030]在所述衬底上形成第一介质层；以及
[0031]在所述第一介质层上形成第一层第二介质层。
[0032]在一些实施例中，包括：在形成所述第一层第二介质层之后形成接触金属。
[0033]在一些实施例中，形成所述接触金属的步骤包括：
[0034]形成贯穿所述衬底、第一介质层以及第一层第二介质层的第一接触孔；以及
[0035]在所述第一接触孔内填充金属材料，形成接触金属。
[0036]在一些实施例中，形成所述热电堆结构的方法包括：
[0037]在所述第一层第二介质层的表面形成多个相互分离的热电偶；
[0038]形成具有第二接触孔的的第二层第二介质层；
[0039]形成多个第一金属连接线，每个所述第一金属连接线位于所述第二层第二介质层的表面以及填充对应的所述第二接触孔；以及
[0040]形成第三层第二介质层，所述第三层第二介质层覆盖所述第一金属连接线；
[0041]所述第一金属连接线将多个相互分离的热电偶首尾顺序连接，以使得多个所述热电偶串联，形成热电堆结构。
[0042]在一些实施例中，串联的热电偶的两端经由所述第一金属连接线连接至相应的接触金属。
[0043]在一些实施例中，形成所述第一金属连接线的同时形成第二金属连接线，所述红
外光源经由第二金属连接线连接至相应的接触金属。
[0044]在一些实施例中，形成所述红外光源的方法包括：
[0045]在所述第三层第二介质层上形成凹槽，所述凹槽从所述第三层第二介质层的表面向着所述第三层第二介质层的内部延伸；
[0046]在所述凹槽内填充红外黑体材料，形成所述红外光源。
[0047]在一些实施例中，在形成所述第一键合层的同时，在所述衬底的第二表面形成焊盘，所述焊盘与相应的接触金属电连接。
[0048]在一些实施例中，所述第一介质层为氧化硅层，所述第一层第二介质层、第二层第二介质层以及第三层第二介质层为氮化硅层。
[0049]在一些实施例中，所述热电堆结构包括多组，多组所述热电堆结构围绕所述红外光源。
[0050]在一些实施例中，还包括在所述衬底上背腔，所述背腔贯穿所述衬底。
[0051]本专利技术提供的MEMS压力传感器集成了核心部件：压力感应层、反射层、红外光源以及红外热电堆结构，可应用于传统的气压检测或者更复杂的三维力学检测中，具有较高的测量精度，且响应时间较快。
[0052]进一步地，本专利技术实施例的核心部件仅包括压力感应层、反射层、红外光源以及红外热电堆结构等，结构简单，易于实施，且采用晶圆级封装，可实现传感器体积的小型化。
[0053]进一步地，本专利技术实施例中，将红外光源集成于器件内部，无需外置辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压力传感器，包括：衬底；红外光源，位于所述衬底上；热电堆结构，位于所述衬底上，其与所述红外光源相互分离；键合层，位于所述介质层上，围绕所述红外光源和所述热电堆结构；反射层，位于所述键合层远离所述介质层的表面；以及压力感应层，位于所述反射层远离所述键合层的表面，用于感受压力并且受力时带动所述反射层发生形变；其中，所述键合层的内表面以及所述反射层与所述介质层相对的表面构成反射面，所述红外光源发的红外光经所述反射层反射至所述热电堆结构。2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中，还包括介质层，所述介质层位于所述衬底的第一表面，所述热电堆结构埋设于所述介质层内部，所述红外光源位于所述介质层内，且暴露于所述介质层远离所述衬底的表面。3.根据权利要求2所述的MEMS压力传感器，其中，所述介质层包括层叠的第一介质层和第二介质层，所述第一介质层位于所述衬底的第一表面，所述第二介质层位于所述第一介质层的表面。4.根据权利要求3所述的MEMS压力传感器，其中，包括接触金属，所述接触金属从所述衬底的第二表面向着所述第二介质层的方向延伸，贯穿所述衬底和所述第一介质层，停止于所述第二介质层内部。5.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其中，所述热电堆结构包括多个热电偶以及多个第一金属连接线，所述第一金属连接线将多个相互分离的热电偶首尾顺序连接，以使得多个所述热电偶串联，形成热电堆结构。6.根据权利要求5所述的MEMS压力传感器，其中，串联的热电偶的两端经由所述第一金属连接线连接至相应的接触金属。7.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其中，红外光源经由第二金属连接线连接至相应的接触金属。8.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其中，包括焊盘，所述焊盘位于所述衬底的第二表面，所述焊盘与相应的接触金属电连接。9.根据权利要求3所述的MEMS压力传感器，其中，所述第一介质层为氧化硅层，所述第二介质层为氮化硅层。10.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中，所述热电堆结构包括多组，多组所述热电堆结构围绕所述红外光源。11.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中，所述衬底具有背腔，所述背腔贯穿所述衬底。12.一种MEMS压力传感器的制备方法，包括：在衬底上形成热电堆结构以及红外光源，所述热电堆结构与所述红外光源相互分离；在所述衬底上形成第一键合层，所述第一键合层围绕所述红外光源和所述热电堆结构；；在压力感应层上形成依次形成反射层和第二键合层；
将所述第一键合层和所述第二键合层键合在一起，形成所述键合层；其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡春华，万蔡辛，赵成龙，巩啸风，何政达，陈骁，
申请(专利权)人：无锡韦感半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：