[发明专利]一种压力传感器及制备方法

说明书

本发明提供一种压力传感器及制备方法，该压力传感器包括自下而上叠至的硅衬底、粘结层、检测电路及硅膜结构，其中，该粘结层中设置空腔，检测电路设置于该硅膜结构朝向该硅衬底的一侧。本发明提供的压力传感器能够克服检测电路暴露环境中造成传感器的稳定性降低的问题，以及，避免压力传感器的膜结构的破裂问题。

技术领域

本发明涉及一种压力传感器及其制备方法，属于微电子机械技术领域。

MEMS(微电子机械系统)压力传感器是利用半导体工艺，如薄膜生长、离子注入、金属溅射、干法刻蚀、湿法腐蚀、晶圆键合工艺、减薄、研磨抛光等工艺，将感应压力的敏感膜等机械结构以及检测电路加工到半导体衬底上而形成的，其具有将看不到摸不着的压力信号转变为易识别、易处理的电学信号的特性，广泛应用于消费类电子、医疗电子、汽车电子、工业控制、石油化工等领域。

目前常见的MEMS压力传感器结构主要有两种，一种是通过各向异性湿法腐蚀工艺和硅-玻璃阳极键合工艺形成具有倒梯形空腔的MEMS压力传感器结构，简称传统结构；另一种是通过高温硅硅键合工艺形成预埋空腔上或预埋空腔绝缘层上硅结构，简称Cavity SOI或C-SOI结构。

图1所示传统结构压力传感器10，包括硅衬底1、位于硅衬底1上的膜结构2、位于膜结构2表面上的检测电路5、位于硅衬底1内的倒梯形空腔3以及位于硅衬底1下方的玻璃基底4。这种传统结构的MEMS压力传感器的劣势在于，独特的倒梯形空腔结构3以及玻璃基底4使得压力传感器10的尺寸大，厚度厚，晶圆的芯片密度小，晶圆利用率低，切割难度增大，切割成本高，同时不利于封装结构的小型化。此外，检测电路5位于膜结构2的上表面，暴露在测量环境中，极易受到测量环境尤其是恶劣环境的影响，导致MEMS压力传感器测量误差增大，严重时可能导致MEMS压力传感器失效甚至损坏。

图2所示C-SOI结构压力传感器20，包括硅衬底1、位于硅衬底1上的膜结构2、位于硅衬底1中的空腔6以及位于膜结构2上的检测电路5。C-SOI结构压力传感器20与传统结构压力传感器10相比，用较浅的空腔6，通常深度为5-10μm，取代了较深的倒梯形空腔3，减少了冗余面积，增加了芯片颗数，提高了晶圆利用率。

但C-SOI结构压力传感器的检测电路5依然暴露在测量环境中、制程中因空腔的存在而导致破膜甚至碎片、一种晶圆只能对应一种量程而导致的灵活性差，成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型压力传感器，能够有效的解决上述传统结构和C-SOI结构MEMS压力传感器的存在的问题。

本发明提供一种压力传感器，该压力传感器包括自下而上叠至的硅衬底、粘结层、检测电路及硅膜结构，其中，该粘结层中设置空腔，检测电路设置于该硅膜结构朝向该硅衬底的一侧。

作为可选的技术方案，该粘结层为致密二氧化硅层。

作为可选的技术方案，该空腔的深度为1-2μm。

作为可选的技术方案，该硅膜结构上设置镂空部，该检测电路的焊垫自该镂空部中露出。

作为可选的技术方案，该硅膜结构中设置贯孔，该硅膜结构远离该硅衬底的一侧设置引线焊垫，其中，该贯孔的底端对应该检测电路的焊垫，该贯孔的顶端对应该引线焊垫。

作为可选的技术方案，该贯孔中还填充导电材料，该导电材料电性连接该引线焊垫与该检测电路的焊垫。

作为可选的技术方案，该导电材料为铜、铝、钛、钨、多晶硅或者其组合。

作为可选的技术方案，该硅膜结构与该硅衬底通过该粘结层进行低温硅硅键合。

作为可选的技术方案，该低温硅硅键合的温度为小于400℃。