[发明专利]具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法，方法包括：提供衬底；在衬底沿其厚度方向的第一表面形成预定深度的腔体；在衬底的第一表面以及腔体中形成牺牲层，并对牺牲层进行平坦化处理；在平坦化处理后的牺牲层上形成支撑层，图形化支撑层获得第一过孔；通过第一过孔去除掉腔体中的牺牲层，形成空腔；在图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对空腔进行真空密封，形成真空密封腔；在密封绝缘层上形成压敏单元，压敏单元与真空密封腔相对应，以制备得到压力传感器。本发明不需要制作硅杯，也无需键合工艺，可在制备过程中直接进行晶圆级真空密封，制作简单，可靠性高，大大提高器件的一致性，降低成本，提高封装效率。

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，具体涉及一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、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、管道等众多行业。

传统具有真空腔结构的压力传感器，先要腐蚀出硅杯，然后利用硅玻阳极键合或者硅硅键合来形成真空密封腔，制作复杂，成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法。

本发明的一个方面，提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器的制备方法，所述方法包括：

提供衬底；

在所述衬底沿其厚度方向的第一表面形成预定深度的腔体；

在所述衬底的所述第一表面以及所述腔体中形成牺牲层，并对所述牺牲层进行平坦化处理；

在所述平坦化处理后的牺牲层上形成支撑层，图形化所述支撑层获得第一过孔；

通过所述第一过孔去除掉所述腔体中的牺牲层，形成空腔；

在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对所述空腔进行真空密封，形成真空密封腔；

在所述密封绝缘层上形成压敏单元，所述压敏单元与所述真空密封腔相对应，以制备得到所述压力传感器。

在一些可选地实施方式中，所述在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，包括：

采用高密度等离子体化学气相淀积技术，在所述图形化后的支撑层上沉积硅酸乙酯，形成所述密封绝缘层。

在一些可选地实施方式中，所述高密度范围为10¹¹~10¹² /cm³（2~10mT）。

在一些可选地实施方式中，所述密封绝缘层的厚度范围为2μm ~10μm。

在一些可选地实施方式中，所述通过所述第一过孔去除掉所述腔体中的牺牲层，形成空腔，包括：

通过所述第一过孔向所述腔体内提供氟化氢等离子气体，以刻蚀掉所述腔体中的牺牲层，形成所述空腔，其中，所述第一过孔的直径范围为0.5μm ~0.8μm。

在一些可选地实施方式中，所述在所述密封绝缘层上形成压敏单元，包括：

在所述密封绝缘层上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层中形成压敏电阻层；

对所述压敏电阻层进行刻蚀，得到压敏电阻以及环绕所述压敏电阻设置的电阻隔离环；

在所述多晶硅层和所述压敏电阻上形成绝缘钝化层，图形化所述绝缘钝化层形成第二过孔；