一种压阻式压力传感器及其制造方法
【专利摘要】一种压阻式压力传感器及其制造方法。本发明提供了一种基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，所述的传感器具有第一键合玻璃-硅基-第二键合玻璃三明治结构；所述硅基通过采用表面微加工技术与体微加工技术制造带有淡硼扩散压阻的膈膜作为压阻式压力传感器结构，并且利用二次阳极键合技术进行圆片级封装，第一次阳极键合采用硅-玻璃阳极键合，第二次阳极键合利用非晶硅-玻璃阳极键合技术的封装解决了传统硅-玻璃阳极键合过程中容易击穿硅表面PN结和产生离子污染等缺点；本发明压力传感器结构新颖、重量轻、体积小、稳定性好、抗污染能力强、可靠性好，在航空航天、军事、汽车、环境监测等领域具有一定的应用前景。
【专利说明】一种压阻式压力传感器及其制造方法 (一）
【技术领域】
[0001] 本发明涉及MEMS (微机电系统）传感器领域中的压力传感器及其制造方法，具体 涉及一种基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器及其制造方法。 (二）
【背景技术】
[0002] MEMS压力传感器由于体积小、质量轻、成本低、可靠性高等优点，在航空航天、环境 监测、军事、汽车等领域备受关注，尤其对器件体积、质量及可靠性有很高要求的航空航天 及兵器科学领域有很大的应用前景。MEMS压阻式压力传感器体积小，线性好，测量压力的范 围也宽，直接输出电压信号，相比电容式压力传感器，不需要复杂的电路接口，大批量生产 时价格低廉，可重复生产性好，可直接测量连续的压力和稳态压力。然而，应用环境的复杂 和恶劣导致MEMS压力传感器的可靠性逐渐成为器件设计时主要考虑的问题之一，传感器 长期稳定性和可靠性对于器件应用来说非常重要。基于此，有必要发明一种MEMS压阻式压 力传感器芯片，以保证压力传感器在应用时的稳定性与可靠性。 (三）
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于阳极键合封装技术、表面微加工、体微加工工艺的 MEMS压阻式压力传感器芯片，以保证压力传感器在应用时的可靠性。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] -种基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，所述的传感器具有第一键合 玻璃-硅基-第二键合玻璃三明治结构；所述的硅基内部形成有压阻式压力传感器膈膜，硅 基的正面形成有压阻式压力传感器的压阻区域，所述压阻式压力传感器的压阻区域位于压 阻式压力传感器膈膜的上表面，并且注入有淡硼形成4根淡硼扩散压阻，同时淡硼扩散压 阻的内部注入有浓硼形成浓硼欧姆接触区，所述压阻式压力传感器压阻区域的上方沉积有 二氧化娃层，二氧化娃层上方沉积有氮化娃层，所述的二氧化娃层和氮化娃层一起作为绝 缘钝化层，所述的绝缘钝化层开有引线孔，利用金属导线连通压阻区域，并且压阻式压力传 感器压阻区域的4根淡硼扩散压阻通过金属导线构成惠斯顿全桥连接，所述绝缘钝化层的 上方沉积有非晶硅，所述的非晶硅与第一键合玻璃阳极键合；所述硅基的正面还形成有浓 硼导线，所述浓硼导线的上方连接有金属管脚，浓硼导线将传感器工作区与金属管脚连通， 所述硅基的背面与第二键合玻璃阳极键合，所述的第二键合玻璃带有通气孔，并且所述的 通气孔位于压阻式压力传感器膈膜的下方。
[0006] 本发明MEMS压阻式压力传感器，优选所述的硅基为η型（100)硅片；优选所述绝 缘钝化层的上方沉积的非晶硅的厚度为2?4 μ m。
[0007] 本发明MEMS压阻式压力传感器的工作原理如下：本发明MEMS压阻式压力传感器 主要基于硼掺杂后单晶硅的压阻特性，压阻式压力传感器悬臂梁上的淡硼扩散压阻受到力 的作用后，电阻率发生变化，通过惠斯顿全桥可以得到正比于力变化的电信号输出，通过测 量电信号输出就能知道所测物理量的大小。本发明中我们向η型（100)晶向硅片注入硼来 实现P型压阻，利用PN结实现压阻的隔绝，由于压阻的压阻系数的各向异性，不同方向的 应力对压阻有不同的影响，为了尽可能增加灵敏度，本发明所述的MEMS压阻式压力传感器 压阻区域的淡硼扩散压阻的排布方式为：纵向沿硅基的（1，1，〇)晶向方向、横向沿硅基的 (1，-1，〇)晶向方向分布，纵向压阻系数、横向压阻系数分别为71. 8, -66. 3。
[0008] 本发明压阻式压力传感器采用长方膜设计，4根淡硼扩散压阻平行排布，充分利用 横向压阻效应，这样的压阻式压力传感器具有桥臂阻值分布均匀，输出线性度和一致性较 好的优点，当然，根据不同的灵敏度需要，所述的淡硼扩散压阻可以采用不同的分布方式。 本发明压阻式压力传感器的4根淡硼扩散压阻通过金属导线连接构成惠斯顿全桥，并且， 压阻式压力传感器金属管脚的一种连接方式为：第一管脚接压阻式压力传感器输出正，第 二管脚接地，第三管脚接压阻式压力传感器输出负，第四管脚接电源正极。
[0009] 本发明还提供了一种所述的基于阳极键合封装的压阻式压力传感器的制造方法， 所述的制造方法按如下步骤进行：
[0010] a)取娃片作为娃基，双面抛光，清洗，先双面沉积一层二氧化娃，再双面沉积一层 氮化硅；
[0011] b)正面干法刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基顶面；
[0012] c)正面热氧长一层二氧化硅保护层，正面光刻胶作掩膜光刻出压阻式压力传感器 的压阻区域，然后注入淡硼，形成淡硼扩散压阻，去除光刻胶；
[0013] d)正面光刻胶作掩膜光刻出浓硼导线区域，并在淡硼扩散压阻区域光刻出浓硼欧 姆接触区域，然后注入浓硼，形成硅基内部的浓硼导线，以及在淡硼扩散压阻内部形成浓硼 欧姆接触区，去除光刻胶，退火；
[0014] e)先双面沉积一层二氧化硅，再双面沉积一层氮化硅，正面的二氧化硅层和氮化 娃层一起作为绝缘钝化层；
[0015] f)正面光刻胶作掩膜光刻出分片槽区域，干法反应离子刻蚀（RIE)氮化硅、二氧 化硅至硅基顶面，露出分片槽区域硅基；
[0016] g)正面沉积一层非晶硅，在分片槽区域非晶硅与硅基直接接触；
[0017] h)正面光刻胶作掩膜光刻出传感器工作区域以及金属管脚区域图形，RIE刻蚀非 晶硅至氮化硅层，去除光刻胶；
[0018] i)正面光刻胶作掩膜光刻出引线孔，干法RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅层至硅基顶 面，去除光刻胶，形成引线孔；
[0019] j)正面沉积金属导线层，正面光刻胶作掩膜光刻出金属导线及金属管脚图形，腐 蚀没有光刻胶覆盖区域的金属，去除光刻胶，合金化处理，形成金属导线及金属管脚；
[0020] k)背面光刻胶作掩膜光刻出腐蚀硅窗口，RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基底面， 去除光刻胶；
[0021] 1)氮化硅、二氧化硅层作掩膜湿法腐蚀硅基形成压阻式压力传感器背腔；
[0022] m)干法RIE刻蚀背面剩余的氮化硅、二氧化硅至硅基底面，背面进行硅-玻璃阳极 键合；
[0023] η)正面进行非晶硅-玻璃阳极键合；
[0024] 〇)划片，实现单个芯片的封装，划片分两次完成：第一次划片，去除金属管脚上方 玻璃；第二次划片划去分片槽中结构，分离单个芯片，完成封装。
[0025] 本发明基于阳极键合封装的压阻式压力传感器的制造方法，步骤m)中，推荐背面 进行硅-玻璃阳极键合的工艺参数为：电压300?500V，电流15?20mA，温度300?400°C， 压力2000?3000N，时间5?lOmin。
[0026] 本发明基于阳极键合封装的压阻式压力传感器的制造方法，步骤η)中，推荐正面 进行非晶硅-玻璃阳极键合的工艺参数为：电压450?1000V，电流15?25mA，温度300? 400°C，压力 2000 ?3000N，时间 15 ?25min。
[0027] 本发明所述的阳极键合技术是一种现有技术，该技术是本领域技术人员所熟知 的，其工作原理为：将直流电源正极接硅片，负极接玻璃片，由于玻璃在一定高温下的性 能类似于电解质，而硅片在温度升高到300°C?400°C时，电阻率将因本征激发而降至 0. 1Ω ·πι，此时玻璃中的导电粒子（如Na+)在外电场作用下漂移到负电极的玻璃表面，而 在紧邻硅片的玻璃表面留下负电荷，由于Na+的漂移使电路中产生电流流动，紧邻硅片的玻 璃表面会形成一层极薄的宽度约为几微米的空间电荷区（或称耗尽层）。由于耗尽层带负 电荷，硅片带正电荷，所以硅片与玻璃之间存在着较大的静电吸引力，使两者紧密接触，并 在键合面发生物理化学反应，形成牢固结合的Si-Ο共价键，将硅与玻璃界面牢固地连接在 一起。
[0028] 根据所述的原理，阳极键合技术并不适合在注入硼的η型硅与玻璃的键合中使 用，原因在于：注入硼的η型硅实质上是个ΡΝ结，在阳极键合过程中强电压在通过硅基的同 时轻而易举就能将其反向击穿，导致其漏电，破坏器件的电学性能。在硅-玻璃键合面附近 存在ΡΝ结或其他对高压比较敏感的电路结构时，键合过程中500?1500V的高压容易击穿 MEMS器件中尤其是键合区域附近的电路，影响器件的性能。
[0029] 针对上述现有的阳极键合技术中存在的问题，本发明第二次键合工艺利用非晶硅 作为硅基、玻璃之间的导通层，使键合电流尽可能的沿硅-非晶硅-玻璃方向通过，使所述 ΡΝ结避开强电场，最终实现上层非晶硅与玻璃的阳极键合，实验证明，这种非晶硅-玻璃阳 极键合依旧能保证接近硅-玻璃的键合强度和气密性。
[0030] 所述基于阳极键合封装的压阻式压力传感器的封装需要经过两次阳极键合，第一 次键合是背面硅-玻璃阳极键合，相对比较容易实现，第二次键合是正面非晶硅与玻璃的 阳极键合，相对比较困难，可以适当加强键合电压，增加键合时间。本发明中，利用非晶硅与 玻璃键合还有一个非常大的优点，所述键合方法避免了玻璃与硅的直接接触，杜绝了本来 玻璃与硅键合表面可能会产生的Na+等离子的污染。
[0031] 本发明压阻式压力传感器结构中，正面非晶硅-玻璃键合过程中，利用非晶硅作 为台阶形成压阻式压力传感器真空腔体，这种设计使第一键合玻璃不需要进行开槽加工直 接就能进行键合，节约了键合成本。本发明压阻式压力传感器结构中，真空腔体的厚度直接 取决于非晶硅沉积的厚度，由于非晶硅沉积得过厚其致密度、粘附性都会受到影响，并且会 加大下步光刻的难度，所以为了避免在键合过程中玻璃与氮化硅直接键合，同时保证非晶 娃良好的性能，本发明传感器中的非晶娃厚度可以取2?4μ m。
[0032] 本发明是利用阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，该传感器具有第一键合 玻璃-硅基-第二键合玻璃三明治结构，推荐用η型（100)硅片作硅基，采用表面微加工技 术与体微加工技术制造带有淡硼扩散压阻的压力膈膜作为压力传感器结构，并且利用二次 阳极键合技术进行圆片级封装，第一次阳极键合采用硅-玻璃阳极键合，第二次阳极键合 利用非晶硅层作为中间层使键合电流不通过PN结，保护传感器PN结，实现非晶硅-玻璃阳 极键合。利用非晶硅-玻璃阳极键合技术的封装解决了传统硅-玻璃阳极键合过程中容易 击穿硅表面PN结和产生离子污染等缺点。本发明传感器结构新颖、重量轻、体积小、稳定性 好、抗污染能力强、可靠性好。本发明传感器在航空航天、军事、汽车、环境监测等领域具有 一定的应用前景。 (四）
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为本发明压阻式压力传感器的剖面结构示意图；
[0034] 图2为本发明压阻式压力传感器的俯视图；
[0035] 图3?图17为本发明压阻式压力传感器的制造工艺流程剖面示意图：
[0036] 图3为双面沉积二氧化硅、氮化硅层的示意图；
[0037] 图4为正面干法刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基顶面的示意图；
[0038] 图5为形成淡硼扩散压阻的示意图；
[0039] 图6为形成浓硼导线以及浓硼欧姆接触区的示意图；
[0040] 图7为形成为绝缘钝化层的示意图；
[0041] 图8为正面刻蚀出分片槽区域的示意图；
[0042] 图9为正面沉积非晶硅的示意图；
[0043] 图10为形成传感器工作区域以及金属管脚区域图形的示意图；
[0044] 图11形成引线孔的示意图；
[0045] 图12为形成金属导线及金属管脚的示意图；
[0046] 图13为背面形成腐蚀硅窗口的示意图；
[0047] 图14为形成压阻式压力传感器背腔的示意图；
[0048] 图15为背面进行硅-玻璃阳极键合的示意图；
[0049] 图16为正面进行非晶硅-玻璃阳极键合的示意图；
[0050] 图17为划片完成封装的示意图。
[0051] 图1?图17中：1 一淡硼扩散压阻内部的浓硼欧姆接触区、2 -淡硼扩散压阻、3 - 正面绝缘钝化层中的二氧化硅层、3 ' 一背面第二二氧化硅层、4 一正面绝缘钝化层中的氮化 硅层、4' 一背面第二氮化硅层、5 -金属导线、6 -第一键合玻璃、7 -非晶硅、8 -浓硼导线、 9 一金属管脚、10 -硅基、11 一第二键合玻璃、12 -通气孔、13 -压阻式压力传感器膈膜、 14 一正面第一二氧化娃层、14' 一背面第一二氧化娃层、15 -正面第一氮化娃层、15' 一背 面第一氮化娃层、16 -分片槽，并且，图2中9a?9d依次表不第一?第四管脚；
[0052] 图18为本发明压阻式压力传感器的管脚定义；
[0053] 图18中管脚定义：①一第一管脚接压阻式压力传感器输出正、②一第二管脚接 地、③一第三管脚接压阻式压力传感器输出负、④一第四管脚接电源正极；图中，17 -压 阻。 (五）
【具体实施方式】
[0054] 以下结合附图对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
[0055] 如图1所示，本发明压阻式压力传感器，采用了第一键合玻璃-硅基-第二键合玻 璃三明治结构，所述的传感器主要包括：硅基（10)、用于测量压力（流体压力）的压阻式压 力传感器膈膜（13)、浓硼导线（8)、金属管脚（9)、与硅基（10)进行阳极键合的第二键合玻 璃（11)以及与非晶硅⑵进行阳极键合的第一键合玻璃（6)。
[0056] 其中，用于测量压力（流体压力）的压阻式压力传感器膈膜（13)的上表面注入了 淡硼作为压阻式压力传感器的淡硼扩散压阻（2)，并在淡硼扩散压阻内部注入浓硼形成浓 硼欧姆接触区（1)，压阻式压力传感器的压阻区域上方沉积有二氧化硅层（3)与氮化硅层 (4)作为绝缘钝化层，绝缘钝化层上开有引线孔并利用金属导线（5)连通压阻区域。压阻 式压力传感器的压阻区域包含4根淡硼扩散压阻，4根淡硼扩散压阻平行排布并通过金属 导线（5)构成惠斯顿全桥连接，当存在一个垂直于器件表面的压力后，压阻式压力传感器 膈膜变形，位于压阻式压力传感器膈膜上表面的压阻受到力的作用，电阻率发生变化，如图 2所示压阻式压力传感器膈膜上表面中间两根压阻和外侧两根压阻分别位于惠斯顿全桥的 两个对桥，通过惠斯顿全桥可以得到正比于力变化的电信号输出，通过测量电信号输出就 能知道所测压力的大小。利用惠斯顿全桥的设计提高了本发明中压阻式压力传感器部分的 灵敏度并且能保证良好的线性。
[0057] 芯片的封装采用二次阳极键合技术。第一次阳极键合是芯片背面第二键合玻璃 (11)与硅基（10)的硅-玻璃阳极键合；第二次阳极键合采用非晶硅层作为中间层使键合 电流不通过PN结，保护传感器PN结，实现正面非晶硅（7)与第一键合玻璃（6)的阳极键合， 第二次阳极键合没有采用硅-玻璃键合的原因在于：硅-玻璃阳极键合键合面上存在着PN 结，键合时的强电压容易击穿PN结，破坏电路的电学性能。
[0058] 为了避免非晶硅（7)与第一键合玻璃（6)键合面的不平整性，保证封装的气密性， 所述的压阻式压力传感器并没有采用金属导线连接芯片工作区与金属管脚，而是利用浓硼 导线（8)作为内部导线将传感器工作区与金属管脚相连。
[0059] 如图3?图17所示，本发明所述的基于阳极键合封装的压阻式压力传感器的制造 工艺包括如下步骤：
[0060] a)如图3所示：取硅片作为硅基（10)，双面抛光，清洗，先双面沉积一层0.8 μ m厚 的二氧化硅层（14)、（14'），再双面沉积一层0. 2 μ m厚的氮化硅层（15)、（15'）；所述的硅 片为η型（100)娃片；
[0061] b)如图4所示：正面干法刻蚀氮化硅（15)、二氧化硅（14)至硅基（10)顶面；
[0062] c)如图5所示：正面热氧长一层80nm厚的二氧化硅作为注入前的保护层，正面光 刻胶作掩膜光刻出压阻式压力传感器的压阻区域，然后进行硼离子注入（淡硼），形成淡硼 扩散压阻（2)，去除光刻胶；
[0063] d)如图6所示：正面光刻胶作掩膜光刻出浓硼导线区域，并在淡硼扩散压阻（2) 区域光刻出浓硼欧姆接触区域，然后进行硼离子注入（浓硼），形成浓硼导线（8)，以及在淡 硼扩散压阻（2)内部形成浓硼欧姆接触区（1)，去除光刻胶，退火；
[0064] e)如图7所示：先双面沉积一层0· 2 μ m厚的二氧化硅层（3)、（3'），再双面沉积 一层0.2μπι厚的氮化硅层（4)、（4'），正面的二氧化硅层（3)和氮化硅层（4) 一起作为绝 缘钝化层；
[0065] f)如图8所示：正面光刻胶作掩膜光刻出分片槽区域，干法RIE刻蚀氮化硅（4)、 二氧化硅（3)至硅基（10)顶面，露出分片槽区域硅基；
[0066] g)如图9所示：正面沉积一层3μπι厚的非晶硅层（7)，在分片槽区域非晶硅（7) 与硅基（10)直接接触；
[0067] h)如图10所示：正面光刻胶作掩膜光刻出传感器工作区域以及金属管脚（6)区 域图形，RIE刻蚀非晶硅（7)至氮化硅层（4)，去除光刻胶；
[0068] i)如图11所示：正面光刻胶作掩膜光刻出引线孔，干法RIE刻蚀氮化硅（4)、二氧 化硅⑶至硅基（10)顶面，去除光刻胶，形成引线孔；
[0069] j)如图12所示：正面磁控溅射一层1 μ m厚的铝，正面光刻胶作掩膜光刻出金属 铝导线（5)及金属管脚（9)图形，腐蚀没有光刻胶覆盖区域的铝，去除光刻胶，合金化处理， 形成金属铝导线（5)及金属管脚（9);
[0070] k)如图13所示：背面光刻胶作掩膜光刻出腐蚀硅窗口，RIE刻蚀氮化硅（4'）、 (15'），二氧化硅（3'）、（14'）至硅基（10)底面，去除光刻胶；
[0071] 1)如图14所示：氮化硅（4,）、（15,），二氧化硅层（3,）、（14,）作掩膜，40wt% Κ0Η水溶液湿法腐蚀硅基（10)形成压阻式压力传感器背面腔体；
[0072] m)如图15所示：干法RIE刻蚀背面剩余的氮化硅（4'）、（15'），二氧化硅（3'）、 (14'）至硅基（10)底面，背面进行硅-玻璃阳极键合；
[0073] η)如图16所示：正面进行非晶硅-玻璃阳极键合；
[0074] 〇)如图17所示：划片，实现单个芯片的封装，划片分两次完成：第一次划片，去除 金属管脚（9)上方玻璃（6);第二次划片划去分片槽中结构，分离单个芯片，完成封装。
[0075] 进一步地，为了保证两次阳极键合的质量，通过多次试验，本发明给出了所述压阻 式压力传感器的最优键合参数，如表1，2所示。
[0076] 表1第一次阳极键合（硅-玻璃）参数
[0077]
【权利要求】
1. 一种基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于所述的传感器具有 第一键合玻璃-硅基-第二键合玻璃三明治结构；所述的硅基内部形成有压阻式压力传感 器膈膜，硅基的正面形成有压阻式压力传感器的压阻区域，所述压阻式压力传感器的压阻 区域位于压阻式压力传感器膈膜的上表面，并且注入有淡硼形成4根淡硼扩散压阻，同时 淡硼扩散压阻的内部注入有浓硼形成浓硼欧姆接触区，所述压阻式压力传感器压阻区域的 上方沉积有二氧化硅层，二氧化硅层上方沉积有氮化硅层，所述的二氧化硅层和氮化硅层 一起作为绝缘钝化层，所述的绝缘钝化层开有引线孔，利用金属导线连通压阻区域，并且压 阻式压力传感器压阻区域的4根淡硼扩散压阻通过金属导线构成惠斯顿全桥连接，所述绝 缘钝化层的上方沉积有非晶娃，所述的非晶娃与第一键合玻璃阳极键合；所述娃基的正面 还形成有浓硼导线，所述浓硼导线的上方连接有金属管脚，浓硼导线将传感器工作区与金 属管脚连通，所述硅基的背面与第二键合玻璃阳极键合，所述的第二键合玻璃带有通气孔， 并且所述的通气孔位于压阻式压力传感器膈膜的下方。
2. 如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于所 述的压阻式压力传感器压阻区域的淡硼扩散压阻的排布方式为：纵向沿硅基的（1，1，〇) 晶向方向、横向沿硅基的（1，_1，〇)晶向方向分布，纵向压阻系数、横向压阻系数分别为 71. 8λ -66. 3〇
3. 如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于所 述的压阻式压力传感器采用长方膜设计，压阻式压力传感器压阻区域的4根淡硼扩散压阻 平行排布。
4. 如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于所述 的金属管脚有4个，第一管脚接压阻式压力传感器输出负，第二管脚接地，第三管脚接压阻 式压力传感器输出正，第四管脚接电源正极。
5. 如权利要求1?4所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于 所述的娃基为η型（100)娃片。
6. 如权利要求1?4所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于 所述的绝缘钝化层上方沉积的非晶硅的厚度为2?4 μ m。
7. 如权利要求1所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器的制造方法，其特 征在于所述的制造方法按如下步骤进行： a) 取娃片作为娃基，双面抛光，清洗，先双面沉积一层二氧化娃，再双面沉积一层氮化 硅； b) 正面干法刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基顶面； c) 正面热氧长一层二氧化硅保护层，正面光刻胶作掩膜光刻出压阻式压力传感器的压 阻区域，然后注入淡硼，形成淡硼扩散压阻，去除光刻胶； d) 正面光刻胶作掩膜光刻出浓硼导线区域，并在淡硼扩散压阻区域光刻出浓硼欧姆接 触区域，然后注入浓硼，形成硅基内部的浓硼导线，以及在淡硼扩散压阻内部形成浓硼欧姆 接触区，去除光刻胶，退火； e) 先双面沉积一层二氧化娃，再双面沉积一层氮化娃，正面的二氧化娃层和氮化娃层 一起作为绝缘钝化层； f) 正面光刻胶作掩膜光刻出分片槽区域，干法RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基顶面， 露出分片槽区域硅基； g) 正面沉积一层非晶硅，在分片槽区域非晶硅与硅基直接接触； h) 正面光刻胶作掩膜光刻出传感器工作区域以及金属管脚区域图形，RIE刻蚀非晶硅 至氮化硅层，去除光刻胶； i) 正面光刻胶作掩膜光刻出引线孔，干法RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅层至硅基顶面，去 除光刻胶，形成引线孔； j) 正面沉积金属导线层，正面光刻胶作掩膜光刻出金属导线及金属管脚图形，腐蚀没 有光刻胶覆盖区域的金属，去除光刻胶，合金化处理，形成金属导线及金属管脚； k) 背面光刻胶作掩膜光刻出腐蚀硅窗口，RIE刻蚀氮化硅、二氧化硅至硅基底面，去除 光刻胶； l) 氮化硅、二氧化硅层作掩膜湿法腐蚀硅基形成压阻式压力传感器背腔； m) 干法RIE刻蚀背面剩余的氮化硅、二氧化硅至硅基底面，背面进行硅-玻璃阳极键 合； η)正面进行非晶硅-玻璃阳极键合； 〇)划片，实现单个芯片的封装，划片分两次完成：第一次划片，去除金属管脚上方玻 璃；第二次划片划去分片槽中结构，分离单个芯片，完成封装。
8. 如权利要求7所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器的制造方法，其特 征在于步骤m)中背面进行硅-玻璃阳极键合的工艺参数为：电压300?500V，电流15? 20mA，温度 300 ?400°C，压力 2000 ?3000N，时间 5 ?lOmin。
9. 如权利要求7所述的基于阳极键合封装的MEMS压阻式压力传感器的制造方法，其特 征在于步骤η)中正面进行非晶硅-玻璃阳极键合的工艺参数为：电压450?1000V，电流 I5 ?25mA，温度 3〇0 ?400°C，压力 2〇00 ?3〇ΟΟΝ，时间 I5 ?25min。
【文档编号】G01L9/06GK104062045SQ201410264486
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】蒋恒, 孙笠, 董健 申请人:浙江工业大学