[发明专利]一种封装结构的压力、加速度二合一传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种封装结构的压力、加速度二合一传感器，其特征在于，包括上盖板、下盖板、硅片、悬臂梁、质量块、多个压阻条、绝缘层、金属引线、中间层；

所述上盖板上开设第一凹槽和第二凹槽，所述硅片的反面分别开设第一凹陷区和第二凹陷区，所述悬臂梁的一端固定在硅片的反面，另一端悬空，所述质量块设置在悬臂梁的悬空端上，所述悬臂梁位于第一凹陷区的底部，第一凹陷区连通上盖板上对应的第一凹槽；所述硅片的正面分别掺杂制得多个加速度压阻条和压力压阻条，所述加速度压阻条设置于悬臂梁和/或质量块上，所述第二凹陷区的底部和压力压阻条之间形成压力感应膜，第二凹槽正对压力压阻条；所述绝缘层覆盖在硅片的正面，金属引线设置在绝缘层之上，金属引线分别连通各个压阻条；所述上盖板通过中间层键合在硅片的正面，所述下盖板键合在硅片的反面，所述下盖板上正对压力感应膜的一面开设导气孔。

2.根据权利要求1所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器，其特征在于，所述压阻条和金属引线的接触区域通过重掺杂设有重掺杂区。

3.根据权利要求1所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器，其特征在于，所述压力压阻条构成惠斯通全桥结构，所述加速度压阻条构成惠斯通全桥结构。

4.一种如权利要求1所述的封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备一片衬底单晶硅片；

(2)利用掺杂工艺在硅片正面形成压阻条、欧姆接触区和重掺杂区；

(3)在硅片的反面沉积两层绝缘层，在硅片的正面沉积一层绝缘层，在硅片正面的绝缘层上图形化以及刻蚀出电学接触孔；

(4)在硅片正面的绝缘层上沉积出金属层，并通过刻蚀将金属层图形化，引出金属引线，金属引线通过绝缘层的电学接触孔与压阻条形成电连接；

(5)对硅片反面的绝缘层依次进行图形化和刻蚀，分别作为第一次和第二次腐蚀的掩膜，最外层的绝缘层作为第二次腐蚀的掩膜，内层的绝缘层作为第一次腐蚀的掩膜；

(6)通过湿法腐蚀工艺对硅片进行第一次腐蚀，对硅片进行各向异性腐蚀，制得第一凹陷区和第二凹陷区；

(7)通过刻蚀工艺，以硅片反面最外层的绝缘层作为掩膜刻蚀里层的绝缘层，使得里层绝缘层的腐蚀窗口与外层绝缘层完全一致，形成第二次腐蚀掩膜，然后进行第二次各向异性腐蚀，最终在加速度传感器上形成质量块和悬臂梁的结构，而压力传感器上形成一个平整的压力感应膜结构；

(8)利用刻蚀工艺，去除硅片反面的两层绝缘层；

(9)在硅片的反面键合下盖板；

(10)利用图形化和刻蚀工艺，把质量块和悬臂梁刻蚀释放出来；

(11)在硅片的正面沉积中间层，然后在中间层上键合上盖板。

5.根据权利要求4所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，所述图形化工艺选自光刻工艺、聚焦离子束刻蚀、激光扫描刻蚀工艺中的任一种。

6.根据权利要求4所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，所述掺杂工艺选自离子注入掺杂、涂源扩散掺杂中的任一种。

7.根据权利要求4所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，绝缘层的沉积工艺选自氧化、低压化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、溅射沉积工艺、溶胶凝胶工艺、有机材料涂覆固化工艺中任一种；沉积的材料选用二氧化硅、氮化硅、二氧化硅和氮化硅复合膜、有机薄膜中的任一种，制得的绝缘层的厚度范围为1nm～100μm。

8.根据权利要求4所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，金属层的沉积工艺选自溅射沉积、电子束蒸发沉积、加热蒸发沉积、电镀沉积、化学镀沉积、化学沉积中的任一种，所沉积的金属层的厚度范围为1nm～100μm。

9.根据权利要求4所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)、(5)、(7)、(8)中的绝缘掩膜刻蚀工艺选自干法离子刻蚀、XeF、HF气体腐蚀、湿法各向异性腐蚀、湿法各向同性腐蚀、聚焦离子束刻蚀、激光刻蚀中的任一种。

10.根据权利要求4所述的一种封装结构的压力、加速度二合一传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)、(7)中的腐蚀工艺选自KOH溶液腐蚀、TMAH溶液腐蚀中的任一种。