[发明专利]复合集成传感器结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种集成了温度传感器、加速度传感器和压力传感器的复合集成传感器结构及其制造方法。

背景技术

随着传感器技术的发展，传感器芯片不再是包含单一的传感器件，而是更多地以片上系统(SOC或者SIP)的形式出现。在一个片上系统中，往往集成有多个传感器器件单元，甚至还会包含外围的CMOS集成电路，构成系统化的片上复合集成传感器结构。片上传感系统的出现，使得传感器的集成度越来越高，功能越来越强，体积越来越小，与此同时成本也得到了显著的降低。

复合集成传感器的结构和制造方法不仅是影响传感器性能的关键，而且还将决定传感器芯片成本、最终决定传感器竞争力的主要因素。当前绝大多数传感器的工艺都需要背面的工艺，在背面工艺完成后，通过键合的方法实现腔体的密封。这些工艺是当前的主流，然而却与常规的半导体工艺不兼容，因此需要采用定制化特点的传感器加工生产线，增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种复合集成传感器结构及其制造方法，能够与常规的半导体工艺相兼容，简化制造工艺，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合集成传感器结构的制造方法，所述复合集成传感器结构包括加速度传感器、温度传感器和压力传感器，所述制造方法包括步骤：

提供基底，在所述基底上形成掺杂区域，分别作为所述压力传感器的压阻阵列、所述加速度传感器的压阻单元和所述温度传感器单元；

在所述基底的表面淀积绝缘层；

依次刻蚀所述绝缘层和所述基底，在所述基底中形成用于制作腔体的槽；

在所述基底的表面和所述槽的侧壁与底部淀积含高浓度掺杂元素的阻挡层；

将所述阻挡层中的掺杂元素扩散至所述槽与所述阻挡层接触的基底表面内，在所述槽的侧壁与底部形成重掺杂层；

去除所述绝缘层的表面和所述槽的底部的所述阻挡层，在所述槽的侧壁上形成侧壁保护层；

以所述侧壁保护层和所述绝缘层为掩模，继续刻蚀所述槽，形成深槽；

采用湿法腐蚀法腐蚀所述深槽，在所述基底的内部分别形成所述压力传感器和所述加速度传感器的腔体；

在所述槽的侧壁保护层之间填满隔离和/或填充材料，形成插塞结构，将所述腔体与外界隔离；

在所述基底的表面制作导电引线和电极；

在所述加速度传感器的区域淀积质量块，并对其作图形化；

在所述质量块的周围形成隔离槽，所述隔离槽穿透所述加速度传感器的腔体上方的基底，所述质量块以悬臂形式与所述基底相连接。

可选地，所述基底为(111)晶向的硅。

可选地，在所述基底上形成掺杂区域的方法为离子注入法。

可选地，所述槽的形状和/或深度根据实际需要是可调的。

可选地，所述阻挡层是通过化学气相淀积法或者原子层淀积法形成的。

可选地，所述绝缘层的表面和所述槽的底部的阻挡层是通过回刻工艺去除的。

可选地，所述槽的深度为0.05～60μm。

可选地，所述深槽的深度为0.1～80μm。

可选地，所述湿法腐蚀法采用各向异性的腐蚀工艺在所述基底的内部形成腔体。

可选地，所述湿法腐蚀的溶液为KOH、NaOH、EPW和/或TMAH。

可选地，所述腔体的形状和/或深度是任意的。

可选地，通过化学气相淀积法或者原子层淀积法在所述槽的侧壁保护层之间填充隔离和/或填充材料。

可选地，所述隔离和/或填充材料为单层或者多层结构。

可选地，所述隔离和/或填充材料为多晶硅。

可选地，所述导电引线和/或所述电极的材料包括铝、铜、钨、钛、氮化钛、金、银及其任意合金。

可选地，所述淀积质量块的方法为物理气相淀积法或者化学电镀法。

可选地，所述质量块为单层或者多层结构。

可选地，所述质量块的材料包括铜、钨、镍。

可选地，围绕所述质量块的所述隔离槽的形状为多边形和任意不规则图形。

可选地，所述温度传感器单元为温阻传感器、PN二极管或者其他类型的温度传感器。

相应地，本发明还提供一种根据上述方法中任一项制造的复合集成传感器结构。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：