[发明专利]基于圆片键合的压力与温度传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于圆片键合的压力与温度传感器的制作方法。方法包括：1)在硅片上制作金属层；所述的金属层包括位于中心的圆形区域和包围所述圆形区域且与圆形区域设有空隙的环形区域；2)填充聚合物和压电颗粒；3)将两个步骤2)获得的结构上下对准键合；4)打孔，填充金属。本发明基于圆片键合的压力与温度传感器能够实现低温、低压、快速的将金属圆片键合在一起，与此同时，实现垂直方向的电学连接，垂直方向的电阻值对压力和温度敏感。

技术领域

本发明属于微电子机械系统领域，具体设计一种基于圆片键合的压力与温度传感器及其制作方法。

背景技术

MEMS传感器是近来受到极大应用的一类传感器。与以往传统的各类传感器相比,它具有器件体积小、重量轻、能耗低、惯性小、可靠性高、响应时间短的优点,而且机械电气性能优良。另外正是由于MEMS传感器可以使用一系列集成电路的设计技术以及制造工艺,从而方便了它高精度、低成本的成批生产,极大限度的降低了生产成本。MEMS传感器,在水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道、医疗等多个领域中都有非常广阔的应用空间。应用众多的MEMS传感器，我们可以测量压力、力、加速度、角速率、流量、磁场、成像、气体成分、离子和分子浓度以及生物量等的大部分参数,全面满足生活和生产的需求。

圆片键合常常被用于制作MEMS压力传感器，然而目前很少有基于圆片键合同时时间压力和温度传感的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于圆片键合的压力与温度传感器及其制作方法。

本发明公开了一种基于圆片键合的压力与温度传感器的制作方法，其包括如下步骤：

1)在硅片上制作金属层；所述的金属层包括位于中心的圆形区域和包围所述圆形区域且与圆形区域设有空隙的环形区域；

2)填充聚合物和压电颗粒；

在所述金属层的圆形区域和园环形区域之间的空隙旋涂聚合物；在所述金属层的圆形区域填充压电颗粒；

3)键合；

将两个步骤2)获得的结构上下对准键合；

4)打孔，填充金属。

对步骤3)获得的结构的上下硅片上打孔，打孔位置位于金属层中心圆形区域，打孔深度直至裸露金属层；在所得孔内填充金属，即得基于圆片键合的压力与温度传感器。

优选的，所述的步骤1)具体为:

1.1)硅片表面溅射金属层；

1.2)在金属层对应位置旋涂光刻胶作为掩模，光刻；

1.3)湿法腐蚀对应位置的金属，然后去除光刻胶。

优选的，所述的步骤2)具体为:

2.1)在所述金属层的圆形区域和园环形区域之间的空隙旋涂聚合物；

2.2)干法刻蚀；

2.3)在所述金属层的圆形区域填充压电颗粒。

优选的，所述的步骤4)的打孔方法为采用深刻蚀的方法打孔。

优选的，所述的金属层材质为铜或者铝，厚度为50微米。

优选的，所述的步骤2)中，聚合物为BCB胶膜，压电颗粒为石墨颗粒。

优选的，所述石墨颗粒直径小于300μm。

优选的，所述的步骤4)中，打孔的孔径为50微米，硅片厚度为500微米。