一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微传感器领域，具体为一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片。
【背景技术】
[0002]传感器技术是一项发展迅速的高新技术，也是世界科技发展的重要标志之一，与通讯技术、计算机技术并称为信息产业的三大支柱。传感器是一种将外界物理量或化学量信号转换为可测量的电信号的器件，是人类获取信息的重要手段之一。基于MEMS(微电子机械系统)加工工艺的微传感器凭借体积小、功耗低、响应快等传统传感器所无法比拟的优点在汽车电子、医疗器械、家用电器、环境监测及航空航天等领域得到了广泛的应用。
[0003]压阻式压力传感器是微传感器的一种，其原理是基于C.S Smith与1954年发现的压阻效应，即当半导体受到应力作用时，由于载流子迀移率的变化导致半导体的电阻率发生变化的现象。目前大多数压阻式压力传感器都采用MEMS体微机械加工工艺制备，即在硅片表面通过氧化、光刻、离子注入等平面IC工艺制备出应力敏感电阻与金属互连引线后，从硅片背面进行各向异性湿法腐蚀，通过调整腐蚀速率及时间来控制压力敏感膜的厚度，腐蚀完成后需用玻璃或硅材料衬底进行键合，作为芯片的支撑结构。采用上述工艺制备的压力传感器不仅压力敏感膜的厚度均匀性差，芯片体积大，而且需要键合工艺，使得制备的压力传感器成品率低、性能不稳定、成本高。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型涉及的密封表压压力传感器芯片采用表面微机械加工工艺制备，通过牺牲层释放技术形成密封表压压力参考腔，避免了长时间的各向异性湿法腐蚀，减小了芯片尺寸，无需任何键合工艺；采用二层复合膜结构作为压力敏感膜，具有良好的均匀性和低应力特性；牺牲层淀积在深度可控的硅杯中，有效的防止了释放过程中的粘连现象；设计牺牲层释放通孔，通孔布置在多晶硅层四周，可提高释放速率的同时不损伤敏感膜。
[0005]具体地，本实用新型的方案如下:
[0006]一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:包括衬底硅片、形成在衬底硅片上的浅硅杯作为密封表压参考腔，依次淀积的第一多晶硅膜、氧化硅膜所形成的复合膜作为压力传感器的敏感膜，在所述敏感膜上方形成有掺杂的第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜经刻蚀形成压敏电阻，所述压敏电阻布置在敏感膜上张应力与压应力对称的线性应力区。
[0007]进一步地，所述第二多晶硅膜包括欧姆接触区，在欧姆接触区淀积金属，形成互连结构。
[0008]进一步地，所述第一多晶硅膜上分布有释放通孔。
[0009]进一步地，所述氧化硅膜封闭所述释放通孔并作为第一多晶硅膜与第二多晶硅膜的绝缘介质。
[0010]进一步地，所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚为(I?2): (4?8)。
[0011]进一步地，所述释放通孔布置在所述第一多晶硅膜位于密封表压参考腔上方的四周区域。
[0012]进一步地，所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚为1: 6。
[0013]进一步地，密封表压参考腔在释放前填充有牺牲层。
[0014]进一步地，所述牺牲层为PSG。
[0015]进一步地，所述第一多晶硅膜淀积在牺牲层上。
[0016]本实用新型涉及的压力传感器芯片制作工艺简单，利于传感器与后续信号检测电路的集成，实现机电一体化，且有助于传感器成本的降低。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型涉及的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片截面图；
[0018]图2为本实用新型涉及的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片的敏感膜多晶硅层与释放通道的主视图。
[0019]其中I为P型或N型衬底硅片，2为浅硅杯形成的密封参考腔，3为第一多晶硅膜，4为牺牲层释放通孔，5为氧化硅膜，6为氮化硅膜，7为互连结构，8为多晶压敏电阻。
【具体实施方式】
[0020]下面参照附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明，所展示的实施例仅是示例性的，仅用于解释本新型，而不能解释为对本新型的限制。
[0021]参见图1-2，本实用新型的多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片的包括:包括衬底硅片1，该衬底硅片可为P型或N型；形成在衬底硅片上的浅硅杯作为密封表压参考腔2，该密封表压参考腔可刻蚀形成，在浅硅杯内沉积牺牲层，例如为PSG，在牺牲层上沉积第一多晶硅膜3，蚀刻牺牲层释放通孔，该通孔分布在第一多晶硅膜位于浅硅杯上方的四周位置，牺牲层释放之后，依次淀积的氧化硅膜5封闭释放通孔。第一多晶硅膜3、氧化硅膜5形成的复合膜作为压力传感器的敏感膜，在该敏感膜上方形成有掺杂的第二多晶硅膜，对该第二多晶硅膜进行刻蚀以形成压敏电阻8，压敏电阻8布置在敏感膜上张应力与压应力对称的线性应力区。继续沉积氮化硅膜6作为钝化保护层，第一多晶硅膜厚:氧化硅膜厚:氮化硅膜厚为(I?2): (4?8): (2?4)，优选地为1: 6: 3。
[0022]第二多晶硅膜经离子注入形成欧姆接触区，在欧姆接触区淀积金属，形成互连结构7，该互连结构通常为金属互连结构。
[0023]在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种多晶娃压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:包括衬底娃片、形成在衬底硅片上的浅硅杯作为密封表压参考腔，依次淀积的第一多晶硅膜、氧化硅膜所形成的复合膜作为压力传感器的敏感膜，在所述敏感膜上方形成有掺杂的第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜经刻蚀形成压敏电阻，所述压敏电阻布置在敏感膜上张应力与压应力对称的线性应力区。2.根据权利要求1所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述第二多晶硅膜包括欧姆接触区，在欧姆接触区淀积金属，形成互连结构。3.根据权利要求1所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜上分布有释放通孔。4.根据权利要求3所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述氧化硅膜封闭所述释放通孔并作为第一多晶硅膜与第二多晶硅膜的绝缘介质。5.根据权利要求1所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚为:(1?2): (4?8)。6.根据权利要求3所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述释放通孔布置在所述第一多晶硅膜位于密封表压参考腔上方的四周区域。7.根据权利要求5所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚为1: 6。8.根据权利要求1所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:密封表压参考腔在释放前填充有牺牲层。9.根据权利要求8所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述牺牲层为PSG。10.根据权利要求8所述的一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜淀积在牺牲层上。
【专利摘要】本实用新型提出一种多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片，所述压力传感器芯片为密封表压形式，多层复合膜作为压力传感器的敏感膜，多晶硅电阻条布置在敏感膜上张应力与压应力对称的线性应力区，作为压敏电阻，最大程度上利用多晶硅纵向压阻效应的同时提高了压力传感器的线性度。采用硅片上腐蚀的浅硅杯作为密封表压参考腔，避免了体硅腐蚀工艺。本实用新型涉及的多晶硅压阻式密封表压压力传感器芯片工艺简单、尺寸小、成本低，适合大批量生产。
【IPC分类】G01L1/18, G01L9/06
【公开号】CN204831651
【申请号】CN201520438367
【发明人】刘同庆
【申请人】无锡芯感智半导体有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月24日