[发明专利]MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器

说明书

本发明提供一种MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器，其中的MEMS压力传感器制造方法，包括对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；在第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在敏感层上制作探测单元、焊盘以及覆盖敏感层、探测单元和焊盘的保护层；在第一结构层远离敏感层的一侧键合第二硅基体，并对第二硅基体依次进行干法刻蚀和减薄处理，形成具有规则开孔的第三结构层；在保护层上键合保护盖，保护敏感层结构，并最终形成MEMS压力传感器。利用上述发明能够利用单晶硅基底湿法腐蚀侧壁倾斜特性，通过开孔倒置键合方式扩大压力敏感膜的面积，并提高传感器整体结构强度和性能。

技术领域

本发明涉及微电子制造技术领域，更为具体地，涉及一种MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器。

背景技术

随着社会的进步和技术的发展，近年来，手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，简称MEMS)工艺集成的MEMS传感器开始被批量应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的传感器小，因此受到大部分生产商的青睐。

目前，主流MEMS压力传感器的低成本方案基本都是通过碱性溶液腐蚀芯片晶圆背面体硅结构，形成带斜坡的背面敏感膜，但是由于晶格特性会导致背腔腐蚀后形成50多度的斜坡，该斜坡覆盖区域可认为是传感器芯片的冗余部分，不仅增加了芯片的整体体积，同时还会降低整张晶圆的出片率；于此同时，由于斜倾角的存在，导致相同芯片尺寸体积下的冗余过多，敏感膜尺寸减小，极大的降低了压力传感器芯片的灵敏度指标，最终导致传感器器件的整体性能下降。

此外，传统工艺采用碱性溶液腐蚀形成敏感膜，由于背面湿法腐蚀的特性决定敏感膜背面会存在极大的不均匀性，也会导致敏感膜中心与边缘区域的厚度差异，容易在传感器的测量中引入误差，降低传感器的测量精度。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种MEMS压力传感器制造方法及MEMS压力传感器，以解决现有传感器制造工艺存在的冗余过多，导致出片量低、成本高、敏感膜尺寸减小，影响传感器灵敏度及可靠性等问题。

本发明提供的MEMS压力传感器制造方法，包括对第一硅基体依次进行化学腐蚀和减薄处理，形成具有倾斜开孔的第一结构层；在第一结构层的最大开孔的一侧键合第二结构层，并对第二结构层进行减薄处理，形成敏感层；在敏感层上制作探测单元、焊盘以及覆盖敏感层、探测单元和焊盘的保护层；在第一结构层远离敏感层的一侧键合第二硅基体，并对第二硅基体依次进行干法刻蚀和减薄处理，形成具有规则开孔的第三结构层；在保护层上键合保护盖，形成MEMS压力传感器。

此外，可选的技术方案是，第一结构层和第三结构层的开孔位置对应设置；并且，第三结构层的开孔尺寸大于第一结构层的最小开孔的尺寸。

此外，可选的技术方案是，在保护盖上设置有通气孔；并且，在第三结构层远离敏感层的一侧设置有封闭层，封闭层与第三结构层、第一结构层和敏感层相配合形成密闭空间。

此外，可选的技术方案是，保护盖与敏感层配合形成密闭空间，敏感层的下侧通过第一结构层和第三结构层的开孔与外界导通。

此外，可选的技术方案是，在保护层上设置有避让槽，焊盘的一侧与探测单元连接，焊盘的另一侧通过避让槽与外界连接。

此外，可选的技术方案是，在对第一硅基体、第二结构层和第二硅基体进行减薄处理的之后，还包括：对减薄处理后的第一硅基体、第二结构层和第二硅基体进行抛光处理。

此外，可选的技术方案是，探测单元包括设置在敏感层内的轻掺杂区以及与轻掺杂区连接的重掺杂区；焊盘与重掺杂区相连接。