[发明专利]微机电系统传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统传感器及其制造方法。

背景技术

微机电系统传感器（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）技术是近年来快速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，可实现MEMS传感器的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS传感器在体积、功耗、重量及价格方面有相当的优势。

MEMS传感器大都具有薄膜、质量块、悬臂梁等微结构。传统的硅膜制备方法多用表面牺牲层工艺，先利用各种淀积工艺，如低压化学气相淀积（low pressure vapor phase deposition，LPCVD）、等离子体气相淀积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）及溅射、蒸发等物理气相淀积（Physical Vapor Deposition，PVD）制作牺牲层，然后再在牺牲层上采用同样的各种淀积工艺制作薄膜，最后再将薄膜下方的牺牲层用腐蚀、刻蚀等方法去除，即形成可动的微结构。但是，这些方法适合制作多晶硅薄膜、金属薄膜、介质薄膜等，而不适合制作单晶硅薄膜，而有些传感器却需要用到单晶硅薄膜。

压力传感器是MEMS传感器中最早出现及应用的产品之一，依工作原理可分为压阻式、电容式及压电式等几种。其中，压阻传感器具有输出信号大、后续处理简单及适合大批量生产等优点。压阻传感器用到的压阻一般需要制作在单晶硅感压薄膜上，对于大规模生产压阻压力传感器而言，每一个传感器的单晶硅感压薄膜厚度的均匀性及一致性是一个关键指标，目前常用的单晶硅感压薄膜加工方法是利用碱性溶液从硅片的背面进行各向异性腐蚀，从而在硅片的背面形成背腔的同时在正面形成单晶硅感压薄膜。单晶硅感压薄膜厚度是关键指标，为控制单晶硅感压薄膜的厚度可采用腐蚀时间控制，但该种方法不能保证单晶硅感压薄膜厚度在片内与片间的均匀性及一致性；另一种方法采用浓硼重掺杂硅膜来定义单晶硅感压薄膜厚度，厚度均匀性及一致性好，利用氢氧化钾（KOH）等碱性腐蚀液不腐蚀重掺杂硅的特性即可得到合适厚度的薄膜，但由于在重掺杂硅膜上不能形成压阻，只能用于电容式等其它种类的传感器，不能作为压阻传感器的单晶硅感压薄膜；再一种目前较常采用的方法是电化学腐蚀，该方法能得到可在其上制作压阻的轻掺杂感压薄膜，但该种方法需添加较为昂贵的恒电位仪，并采用特殊设计的夹具保护正面不被腐蚀与施加电压到硅片的正面，这样一方面提高了设备成本，另一方面也增加了工艺的复杂度，使得生产效率很低。

但是压阻原理决定了单晶硅感压薄膜对于封装以及外界环境变化所引入的应力是敏感的。外界环境的变化通过压力传感器的衬底引入应力到单晶硅感压薄膜，将使得器件性能发生漂移，这是压阻传感器亟待解决的问题。

有鉴于此，有必要对现有的微机电系统传感器及其制造方法予以改进以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有高灵敏度的微机电系统传感器。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种微机电系统传感器，包括衬底，所述衬底包括底壁、自所述底壁向上延伸形成的侧壁、由所述底壁和侧壁围设形成的收容腔、收容在所述收容腔内且与所述底壁和侧壁形成空隙的感应本体、以及自所述底壁和侧壁其中一个或多个上朝所述感应本体延伸以支撑所述感应本体的支撑部，所述感应本体包括形成在所述感应本体内呈真空封闭状的第一腔体、位于所述第一腔体上方的感应薄膜。

作为本发明的进一步改进，所述支撑部包括自所述侧壁朝所述感应本体延伸形成的梁。

作为本发明的进一步改进，所述支撑部包括自所述底壁朝所述感应本体延伸形成的支柱。

本发明的另一目的在于提供一种可提高微机电系统传感器灵敏度的微机电系统传感器的制造方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种微机电系统传感器的制造方法，包括如下步骤：

S1、提供基片，所述基片具有相对设置的第一表面和第二表面；

S2、在所述基片的第一表面形成第一介质层，然后去除部分第一介质层以形成第一掩膜图形，按照所述第一掩膜图形在所述基片上进行刻蚀以形成若干第一深孔，于基片内将若干所述第一深孔底部连通以形成第一腔体；

S3、去除第一介质层，然后于基片的第一表面外延覆盖第一层单晶硅薄膜，所述第一层单晶硅薄膜遮盖若干第一深孔；