[发明专利]压力传感器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种压力传感器及其制作方法，通过电化学腐蚀的方法在第一硅衬底表面形成一多孔硅层，然后通过外延的方式在第一硅衬底的多孔硅层表面生长一层单晶硅层，并将第一硅衬底与第二硅衬底键合构成一空腔，再腐蚀多孔硅层以分离第一硅衬底与第二硅衬底，从而将第一硅衬底上的单晶硅层转移至第二硅衬底上，随后平坦化单晶硅层的表面，最后通过常规半导体工艺方法构成压力传感器，该方法与CMOS工艺兼容，避免了传统体硅工艺的缺点，形成的压力传感器的膜层均匀，参数一致性好，可实现小型化、低成本和大规模生产的要求。

技术领域

本发明涉及MEMS传感器领域，特别涉及一种压力传感器及其制作方法。

背景技术

压阻式压力传感器出现于上世纪60年代，随着技术的不断发展，MEMS(微机电系统)加工技术的日趋成熟，压阻式压力传感器实现了生产的批量化、低成本化，在压力传感器领域占有主导地位。较其他压力传感器比如电容式、谐振式压力传感器具有明显优势，例如，具有灵敏度高、响应速度快、可靠性高、功耗低、微型等一系列优点。

当前压力传感器主要是利用体硅技术微机械加工而成，压力膜片主要是方形或者圆形，在膜片上的压敏电阻通过惠斯通电桥实现对外部压力变化的检测。比较典型的一种方法是通过硅-玻璃或者硅-硅键合方式形成压力空腔与支撑结构。然而，传统压力传感器都是从硅片背面腐蚀减薄硅片来加工压力膜片，由于硅片厚度不可能一致，并且KOH等与CMOS工艺不兼容的湿法刻蚀方法速率不能做到各处相同，加工后的膜片均匀性是非常棘手的工艺难题，该种膜片的不均现象将导致压力传感器的灵敏度和成品率等很难提高，并且制造成本高，工艺复杂。再者，为了保证不碎片，硅片的厚度不能太薄，而厚度较大的硅片从背面腐蚀形成开口以构成空腔时，开口的尺寸势必较大，导致该种方法实现的压力传感器尺寸偏大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种压力传感器及其制作方法，以解决压力传感器膜层不均匀导致的灵敏度和成品率低的问题，并可实现小型化、低成本和大规模生产的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种压力传感器制作方法，包括：

提供第一硅衬底；

对所述第一硅衬底进行电化学腐蚀以形成多孔硅层；

通过外延方式在所述多孔硅层表面生长单晶硅层；

在所述单晶硅层上形成第一绝缘层，并图形化所述第一绝缘层形成第一凹槽；

将所述第一硅衬底与一第二硅衬底键合，所述第二硅衬底上形成有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽相对应构成一空腔；

腐蚀所述多孔硅层以分离所述第一硅衬底与第二硅衬底；

平坦化所述单晶硅层；

在所述空腔上方的单晶硅层上形成压敏电阻；

在所述单晶硅层上形成第三绝缘层，并图形化所述第三绝缘层形成暴露所述压敏电阻的接触孔；以及

在所述第三绝缘层上形成金属布线层。

可选的，在所述的压力传感器的制作方法中，采用氢氟酸与乙醇的混合溶液进行电化学腐蚀形成所述多孔硅层。

可选的，在所述的压力传感器的制作方法中，通过外延方式在所述多孔硅层表面生长单晶硅层之前，还包括：

在所述多孔硅层表面形成二氧化硅层；以及

去除所述多孔硅层上部的二氧化硅层。

可选的，在所述的压力传感器的制作方法中，将所述第一硅衬底与第二硅衬底键合的步骤包括：

对所述第一硅衬底与第二硅衬底的表面进行激活；