[发明专利]基于SOI技术的MEMS压力传感器芯片及其制造方法

摘要

本发明公开了一种基于SOI技术的MEMS压力传感器及其制造方法，适用于测量绝对压力，包括单晶硅衬底，在单晶硅衬底的凹槽上设置平坦型弹性膜片，弹性膜片边缘设置腐蚀孔，弹性膜片与硅衬底凹槽构成密闭空腔，在弹性膜片上面设有四个单晶硅应变电阻，各单晶硅应变电阻之间以及它们与弹性膜片之间采用绝缘介质隔离，四个应变电阻通过金属导线连接成惠斯通电桥，将压力转换成电压输出。本发明具有体积小、重复性和迟滞性好、灵敏度高、工作温度范围宽、制造工艺与集成电路工艺兼容等特点。

主权项

一种基于SOI技术的MEMS压力传感器芯片的制造方法，所述压力传感器芯片包括单晶硅衬底（1）；特征在于：在单晶硅衬底（1）的凹槽上设置平坦型弹性膜片（4）；弹性膜片（4）与单晶硅衬底（1）凹槽构成密闭空腔（2）；在弹性膜片（4）上面设有四个单晶硅应变电阻（6），每个单晶硅应变电阻（6）之间以及单晶硅应变电阻与弹性膜片（4）之间采用氧化层（5）隔离，四个单晶硅应变电阻（6）通过金属导线（7）连接成惠斯通电桥，将压力转换成电压输出；弹性膜片（4）边缘设置有腐蚀孔（3）；所述的制造方法，其工艺步骤如下：（1）在单晶硅衬底上采用湿法腐蚀凹槽；（2）在单晶硅衬底上淀积氧化物做为牺牲层，通过抛光使衬底平坦化，并去掉凹槽以外区域的氧化物；（3）淀积第一层多晶硅并退火，刻蚀腐蚀孔；（4）通过腐蚀孔，选择性湿法刻蚀牺牲层并干燥；（5）淀积第二层多晶硅，密封腐蚀孔，形成弹性膜片；（6）采用SOI技术中的智能剥离法，将表面氧化后已注入氢离子层的单晶硅片与上述制备了弹性膜片的硅片接触键合，之后低温退火使注入的氢离子形成气泡令硅片剥离，这样在氧化层和氢离子层之间的单晶硅薄膜就留在弹性膜片上，最后通过抛光将这层单晶硅薄膜表面平坦化；（7）在弹性膜片的单晶硅薄膜上扩散或离子注入掺杂，并通过光刻形成四个单晶硅应变电阻；（8）单晶硅应变电阻制成后淀积形成氧化层，刻引线孔后溅射金属，光刻金属层形成金属导线，划片完成传感器芯片制造。