[实用新型]MEMS传感器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种MEMS传感器，尤其涉及一种具有单晶硅薄膜的MEMS传感器。

【背景技术】

MEMS(微电子机械系统)技术是近年来快速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，可实现MEMS器件的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量及价格方面有相当的优势。

MEMS传感器大都具有薄膜、质量块、悬臂梁等微结构。传统的硅膜制备方法多用表面牺牲层工艺，先利用各种淀积工艺，如低压气相淀积(LPCVD)、等离子体气相淀积(PECVD)及溅射、蒸发等物理气相淀积(PVD)制作牺牲层，然后再在牺牲层上采用同样的各种淀积工艺制作薄膜，最后再将薄膜下方的牺牲层用腐蚀、刻蚀等方法去除，即形成可动的微结构。但是，这些方法适合制作多晶硅薄膜、金属薄膜、介质薄膜等，而不适合制作单晶硅薄膜，而有些传感器却需要用到单晶硅薄膜。

压力传感器是MEMS中最早出现及应用的产品之一，依工作原理可分为压阻式、电容式及压电式等几种。其中，压阻式压力传感器具有输出信号大、后续处理简单及适合大批量生产等优点。压阻传感器用到的压阻一般需要制作在单晶硅感压薄膜上，对于大规模生产压阻式压力传感器而言，每一个传感器的感压薄膜厚度的均匀性及一致性是一个关键指标，目前常用的感压薄膜加工方法是利用碱性溶液从硅片的背面进行各向异性腐蚀，从而在硅片的背面形成背腔的同时在正面形成感压薄膜。感压薄膜厚度是关键指标，为控制感压薄膜的厚度可采用时间控制，但该种方法不能保证感压薄膜厚度在片内与片间的均匀性及一致性；另一种方法采用浓硼重掺杂硅膜来定义感压薄膜厚度，厚度均匀性及一致性好，利用氢氧化钾(KOH)等碱性腐蚀液不腐蚀重掺杂硅的特性即可得到合适厚度的感压薄膜，但由于在重掺杂硅膜上不能形成压阻，只能用于电容式等其它种类的传感器，不能作为压阻式传感器的感压薄膜；再一种目前较常采用的方法是电化学腐蚀，该方法能得到可在其上制作压阻的轻掺杂感压薄膜，但该种方法需添加较为昂贵的恒电位仪，并采用特殊设计的夹具保护正面不被腐蚀与施加电压到硅片的正面，这样一方面提高了设备成本，另一方面也增加了工艺的复杂度，使得生产效率很低。

加速度传感器目前应用广泛，依据工作原理也可分为压阻式、电容式及压电式等几种，其中压阻式加速度传感器也需要在悬臂梁上形成压阻来感知加速度，因此悬臂梁也需要用单晶硅来制作，而用单晶硅制作悬臂梁目前的方法也是从硅片背面进行刻蚀来得到合适的悬臂梁厚度，这样只能采用时间控制，目前的刻蚀工艺无法保证片内与片间的悬臂梁厚度的一致性与均匀性。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种单晶硅薄膜的厚度容易控制的MEMS传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种MEMS传感器，包括单晶硅片以及覆盖在单晶硅片上且用以感受外界压力的单晶硅薄膜，所述单晶硅片包括正面、背面、自正面向下延伸的剖面为倒三角形状的网状硅膜、位于网状硅膜下方且与网状硅膜连通的腔体、自背面凹设的背腔及连通腔体与背腔的深槽，所述单晶硅薄膜覆盖在单晶硅片的正面且与网状硅膜相接触。

进一步地，所述MEMS传感器包括形成在单晶硅薄膜上的压阻。

进一步地，所述MEMS传感器包括覆盖在单晶硅薄膜上的钝化层及与压阻相连接的金属走线及金属压点，其中，金属走线穿过钝化层。

进一步地，所述金属压点突出钝化层。

进一步地，所述深槽沿竖直方向延伸。

进一步地，所述腔体形成于单晶硅片的内部，所述深槽位于腔体的一侧。

进一步地，所述背腔与腔体相互偏移。

进一步地，所述单晶硅片包括质量块以及悬臂梁，所述压阻位于悬臂梁上。

进一步地，所述质量块贯穿钝化层。

进一步地，所述悬臂梁为一根或多根。

相较于现有技术，本实用新型MEMS传感器设有覆盖在单晶硅片上且用以感受外界压力的单晶硅薄膜，并且该单晶硅薄膜不会在后续的刻蚀或腐蚀工艺中受到影响，进而使该单晶硅薄膜厚度的一致性与均匀性容易控制。

【附图说明】

图1至图7是本实用新型MEMS传感器用薄膜的制造流程图。

图8是本实用新型MEMS传感器用薄膜的深孔及掩膜图形的示意图。

图9是本实用新型MEMS传感器用薄膜的深孔及掩膜图形另一实施方式的示意图。

图10至图15是本实用新型MEMS传感器用质量块的制造流程图。

图16是图15所示的MEMS传感器用质量块的俯视图。

图17至图27是本实用新型MEMS传感器用悬臂梁的制造流程图。