一种MEMS压力传感器制造技术

公开了一种MEMS压力传感器，MEMS压力传感器，包括：衬底；热电堆结构，位于所述衬底上；键合层，位于所述衬底上，围绕所述热电堆结构；透明层，位于所述键合层远离所述衬底的表面，所述透明层靠近所述衬底的表面开设有凹槽，所述凹槽内具有透镜结构；以及反射层，位于所述透明层远离所述键合层的表面，所述反射层中具有贯穿所述反射层的通孔；其中，所述通孔的位置与所述凸透镜的位置相对应，所述通孔用于接收红外光，使得红外光照射至所述透明层，进而经由透镜结构照射至所述热电堆结构。由透镜结构照射至所述热电堆结构。由透镜结构照射至所述热电堆结构。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压力传感器


[0001]本技术涉及半导体
，特别涉及一种MEMS压力传感器。

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，本技术的目的在于提供一种MEMS压力传感器，采用热电堆结构以及透镜结构，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]本技术第一方面提供一种MEMS压力传感器，包括：
[0006]衬底；
[0007]热电堆结构，位于所述衬底上；
[0008]键合层，位于所述衬底上，围绕所述热电堆结构；
[0009]透明层，位于所述键合层远离所述衬底的表面，所述透明层靠近所述衬底的表面开设有凹槽，所述凹槽内具有透镜结构；以及
[0010]反射层，位于所述透明层远离所述键合层的表面，所述反射层中具有贯穿所述反射层的通孔；
[0011]其中，所述通孔的位置与所述透镜结构的位置相对应，所述通孔用于接收红外光，使得红外光照射至所述透明层，进而经由透镜结构照射至所述热电堆结构。
>[0012]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。
[0013]在一些实施例中，包括介质层，所述介质层位于所述衬底上，所述热电堆结构埋设于所述介质层内。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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金属连接线，所述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。
[0017]在一些实施例中，串联的热电偶的两端经由所述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，所述键合层内部中空，所述键合层的内表面、所述透明层的凹槽的内表面以及所述介质层的表面限定密封的空腔，所述热电堆结构以及所述透镜结构位于所述空腔内。
[0021]本技术提供的MEMS压力传感器集成了核心部件：透明层、反射层、透镜结构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。
[0022]进一步地，本技术实施例的核心部件仅包括透明层、反射层、透镜结构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。
[0023]进一步地，本技术实施例中，MEMS压力传感器的核心部件透镜结构以及红外热电堆结构被集成于密封的腔体内，不易漏气，可靠性高。
[0024]进一步地，本技术实施例中，MEMS压力传感器通过生长氧化硅、多晶硅、氮化硅及金属工艺形成，其制备工艺与集成电路工艺相兼容，为实现MEMS压力传感器和处理电路的单片集成提供了可行性的基础，同时可以降低工艺的复杂程度，降低成本。
附图说明
[0025]通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0026]图1示出了本技术实施例的MEMS压力传感器的截面图；
[0027]图2示出了本技术实施例的MEMS压力传感器不包括反射层和透明层时的俯视结构示意图；
[0028]图3a至图16a示出了本技术实施例的MEMS压力传感器制备过程中各个阶段的截面图；
[0029]图3b至图16b示出了本技术实施例的MEMS压力传感器制备过程中各个阶段的俯视图。
具体实施方式
[0030]以下将参照附图更详细地描述本技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0031]本技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0032]图1示出了本技术实施例的MEMS压力传感器的截面图，图2示出了本技术实施例的MEMS压力传感器不包括反射层和透明层时的俯视结构示意图，其中，图2中虚线所显示的部分埋设于所述介质层内部；如图1和图2所示，所述MEMS压力传感器10包括衬底110、第一介质层120、第二介质层140、多组热电堆结构150、接触金属130、键合层170、反射层180、透镜结构191以及透明层190。
[0033]所述第一介质层120位于所述衬底110的第一表面，所述第二介质层140位于所述第一介质层120远离所述衬底110的表面。所述衬底110上具有背腔101，所述背腔101贯穿所述衬底110，暴露出所述第一介质层120的表面。本实施例中，所述衬底110例如为N型单晶硅衬底，所述N型单晶硅衬底的晶向例如为(100)。所述第一介质层120例如为氧化硅层，所述第二介质层140例如为氮化硅层。
[0034]多组热电堆结构150埋设于所述第二介质层140内部。每组所述热电堆结构150包括多个热电偶151以及多个金属连接线152，所述金属连接线152将多个相互分离的热电偶151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150。其中，所述热电偶151的材料例如为多晶硅，所述金属连接线152的材料例如为金属铝。
[0035]在一个具体的实施例中，所述衬底110、所述第一介质层120以及所述第二介质层140均为矩形，所述MEMS压力传感器10包括4组热电堆结构150，每组所述热电堆结构150位于所述第二介质层140的一个侧边处。
[0036]所述接触金属130从所述衬底110的第二表面(所述衬底110的第一表面和第二表面相对)向着所述第二介质层140的方向延伸，贯穿所述衬底110以及所述第一介质层120，停止于所述第二介质层140的内部。所述接触金属130用于实现所述热电堆结构150与外界的导电连接。每组所述热电堆结构150的热电偶151两端经由金属连接线152连接至所述接触金属130，经由所述接触金属130与外界电连接。进一步地，所述衬底110的第二表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压力传感器，其特征在于，包括：衬底；热电堆结构，位于所述衬底上；键合层，位于所述衬底上，围绕所述热电堆结构；透明层，位于所述键合层远离所述衬底的表面，所述透明层靠近所述衬底的表面开设有凹槽，所述凹槽内具有透镜结构；以及反射层，位于所述透明层远离所述键合层的表面，所述反射层中具有贯穿所述反射层的通孔；其中，所述通孔的位置与所述透镜结构的位置相对应，所述通孔用于接收红外光，使得红外光照射至所述透明层，进而经由透镜结构照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，其特征在于，所述衬底具有背腔，所述背腔贯穿所述衬底。3.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，包括介质层，所述介质层位于所述衬底上，所述热电堆结构埋设于所述介质层内。4.根据权利要求3所述的MEMS压力传感器，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其特...

【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：新型
国别省市：