[发明专利]硅-玻璃-硅结构声表面波温度和压力集成传感器及制备

摘要

硅‑玻璃‑硅结构声表面波温度和压力集成传感器及制备，涉及传感器。传感器为硅‑玻璃‑硅三明治结构，压力传感器集成在上层的硅基感压薄膜上，温度传感器集成在底部的硅基底上，硅基底与上层通过玻璃框架隔离。制造方法：制备硅基底；制备硅基感压薄膜；硅基底、硅基感压薄膜与玻璃框架键合形成三明治结构空腔；以SOI晶圆片中的掩埋氧化硅层为腐蚀自停止层刻蚀SOI晶圆片的衬底层，留下SOI晶圆片的器件层作为压力传感器的硅基感压薄膜；在硅基感压薄膜上刻蚀四个电极区域，刻蚀区域为温度传感器和压力传感器电极区域的上方，分别以玻璃框架与硅基感压薄膜键合的界面和硅基感压薄膜上的镶嵌电极为刻蚀停止层；阵列器件裂片后得单个器件。

主权项

1.硅‑玻璃‑硅结构声表面波温度和压力集成传感器，其特征在于为硅‑玻璃‑硅三明治结构，压力传感器集成在上层的硅基感压薄膜上，温度传感器集成在底部的硅基底上，硅基底与上层硅基感压薄膜通过玻璃框架隔离；所述硅基底和硅基感压薄膜分别与玻璃框架键合形成三明治结构空腔，声表面波器件被封闭在空腔内部，实现与外界环境隔离；硅基感压薄膜上的声表面波压力传感器和硅基底上的声表面波温度传感器的电极分别从玻璃框架与硅基感压薄膜和硅基底的键合界面引出到外面；两个传感器电极并联连接，实现输出信号的差分处理；所述硅‑玻璃‑硅结构的声表面波温度和压力集成传感器由以下方法制造：1)制备硅基底，具体方法如下：(1)利用掩膜板和光刻胶在硅基底上正方形区域内使用磁控溅射技术沉积氧化锌压电薄膜，压电薄膜区域应小于硅基底的面积，保留硅基底边缘区域与玻璃框架键合；(2)利用掩膜板和光刻胶在压电薄膜上沉积一层金属插指换能器和反射栅，并包含有两个电极引出到硅基底边缘区域，制成声表面波温度传感器；2)制备硅基感压薄膜，具体方法如下：(1)利用掩膜板和光刻胶在硅基感压薄膜上正方形区域内使用磁控溅射技术沉积氧化锌压电薄膜，压电薄膜区域应小于硅基感压薄膜的面积，保留硅基感压薄膜边缘区域与玻璃框架键合；(2)利用掩膜板和光刻胶在压电薄膜上沉积一层金属插指换能器和反射栅，并包含有两个电极引出到硅基感应薄膜边缘区域，制成声表面波压力传感器，其方向应与硅基底上声表面波器件呈90度角；3)硅基底、硅基感压薄膜与玻璃框架的键合，形成三明治结构空腔，具体方法如下：(1)通过金属掩膜板使用湿法或者干法对玻璃进行刻蚀，获得中空的玻璃框架，同时将温度传感器电极上方区域刻蚀使电极暴露出；(2)通过键合工艺将玻璃框架和硅基底键合在一起；(3)通过键合工艺将玻璃框架和硅基感压薄膜键合在一起，形成三明治结构空腔；4)以SOI晶圆片中的掩埋氧化硅层为腐蚀停止层，通过湿法刻蚀工艺刻蚀SOI晶圆片的衬底层，留下SOI晶圆片的器件层作为压力传感器的硅基感压薄膜；在硅基感压薄膜上刻蚀出四个电极区域，刻蚀区域为温度传感器和压力传感器电极区域的上方，分别以玻璃框架与硅基感压薄膜键合的界面和硅基感压薄膜上的镶嵌电极为刻蚀停止层；使用划片机将阵列器件进行裂片，得到单个器件；使用铝丝压焊机拉出引线，制得硅‑玻璃‑硅结构的声表面波温度和压力集成传感器。