[发明专利]一种压阻式MEMS传感器制作方法

说明书

本发明公开一种压阻式MEMS传感器制作方法，包括以下步骤：取P型单晶硅作为衬底，对衬底顶面各向异性腐蚀形成MEMS传感器所需的空腔；取第一SOI硅片，将第一SOI硅片的顶层硅与衬底顶面硅硅键合；去除第一SOI硅片的衬底硅与埋氧层；双面热氧化，形成上、下介质隔离层；在第一SOI硅片的顶层硅制作传感器敏感结构的主梁；取第二SOI硅片，将第二SOI硅片的顶层硅与上介质隔离层硅硅键合；去除第二SOI硅片的衬底硅与埋氧层；在第二SOI硅片的顶层硅制作传感器的压敏电阻区，形成压阻式MEMS传感器的敏感结构；本发明采用两片SOI硅片分别制作敏感结构的主梁与敏感梁，通过介质隔离层实现压敏电阻与衬底的介质隔离，避免了传统PN结隔离的缺陷，提高了传感器的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及硅微机械传感器技术领域，具体是一种压阻式MEMS传感器制作方法。

背景技术

高g值MEMS加速度传感器常被用于苛刻的撞击、侵彻、冲击场合的加速度测试，在经历碰撞、侵彻等应用过程中，加速度传感器会受到各种高频信号的影响，为真实再现碰撞、侵彻等过程中的加速度信号细节，尽可能减小信号失真，对高g值MEMS加速度传感器的指标要求也越来越高，往往具有以下几点：1、高灵敏度；2、高共振频率，即实现高带宽；3、高可靠性：耐高压、高温、潮湿等恶劣工作环境；4、体积小、重量轻、功耗低。

高g值MEMS加速度传感器的共振频率和灵敏度是决定传感器性能的关键指标，然而，传感器结构的共振频率与灵敏度是一对相互矛盾的指标，通常共振频率越高、灵敏度越低。

现阶段，高g值MEMS加速度传感器的敏感结构设计中，通常采用三边固支板和直拉直压梁结构作为高g值MEMS加速度传感器的检测结构，可以同时获得高灵敏度和高共振频率，是性能较高的敏感结构设计。

目前，通常是在N型硅基底上制作上述敏感结构，在敏感结构上进行压敏电阻区域分布，然后在压敏电阻区域进行硼离子注入形成压敏电阻。在这种制备方法中，压敏电阻与硅衬底之间是通过PN结进行隔离的，当工作温度偏高时，PN结的漏电流会显著增加，漏电流增加过大后会破坏反偏PN结的隔离作用，因此采用PN结隔离的高g值加速度计的温度系数相对较大，工作温度范围窄，在高温恶劣环境中，加速度计可靠性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压阻式MEMS传感器制作方法，能够解决传统PN结隔离式的高g值MEMS加速度传感器在高温下可靠性差的问题，极大地提高传感器的耐高温能力；并且三轴敏感结构可以在同一硅片上形成，提高效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种压阻式MEMS传感器制作方法，包括以下步骤：

S1、取P型单晶硅作为衬底，采用湿法腐蚀对衬底顶面进行各向异性腐蚀，形成MEMS传感器所需的空腔；

S2、取第一SOI硅片，将第一SOI硅片的顶层硅与衬底顶面硅硅键合；

S3、去除第一SOI硅片的衬底硅与埋氧层；

S4、双面热氧化，使第一SOI硅片的顶层硅顶面形成上介质隔离层、衬底底面形成下介质隔离层；

S5、采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第一SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器敏感结构的主梁；

S6、取第二SOI硅片，将第二SOI硅片的顶层硅与上介质隔离层硅硅键合；

S7、去除第二SOI硅片的衬底硅与埋氧层；

S8、第二SOI硅片的顶层硅作为MEMS传感器敏感结构的敏感梁，采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第二SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器的压敏电阻区，形成压阻式MEMS传感器的敏感结构。