[发明专利]一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体，包括压力感测芯体和金属焊盘、互联引线、压阻条、敏感薄膜、钝化层、绝缘层、背腔、支撑基底支撑，压力感测芯体上除了用于后续引线键合的金属焊盘区域外，其余均被表面钝化层覆盖，金属焊盘与互联引线将四个压阻条以开环的惠斯通形式连接起来，压阻条包括横向压阻条与纵向压阻条，被布置在敏感薄膜的应力集中区域，敏感薄膜悬空于背腔之上且通过支撑基底支撑。本发明涉及一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺，所述的凸起梁和中心块结构避免了在微压领域灵敏度和线性度不可兼顾不足，而且所述的制备工艺可以提高晶圆的利用率。

技术领域

本发明属于微压感测技术领域，具体为一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺。

背景技术

微机电系统，也就是Micro-Electro-Mechanical System，该工艺简称MEMS工艺，以半导体微细加工技术和超精密机械加工技术为基础，MEMS器件的尺度往往在μm至mm范围内，它可以通过集成电路行业熟悉的大多数工艺制造。为了测量环境压力，不同感测原理的MEMS压力传感器被研发出来，其中包括压阻式(电阻率变化)、电容式(电容变化)、压电式(产生电荷)、光学和共振式(共振频率变化)传感。这些传感技术都有各自的优缺点，但压阻式压力传感器由于体积小、灵敏度高、成本低和制造简单，已成为各种应用中最受欢迎的选择。但是目前压杆侧芯体存在一些问题：在微压感测领域，器件的线性度和灵敏度一直是制约MEMS压阻式压力感测芯体的在该领域大规模应用的关键因素。为了感测较低的压力(≤5kPa)，灵敏度必须足够大，若采用平膜结构，敏感薄膜必须很薄，然而，较薄的膜又会导致较大的膜挠度，从而带来较差的线性度。为了缓解灵敏度和线性度之间的矛盾，目前采取的策略是在敏感薄膜背面刻蚀出岛结构，岛的形状可以是圆形或者方形，岛的数量可以是一个或者两个，并且适当增加敏感薄膜尺寸，在此基础上可以缓解灵敏度和线性度的矛盾。但这同时增加了芯体的尺寸。压阻条需要放置在敏感薄膜上的精确位置，岛结构的制备增加了光刻对准的难度，稍有偏差会大大影响大大降低压力与传感器输出信号精度，使得MEMS感测芯体的良率很低。另外增加尺寸单颗芯体的成本也会增加。因此，需要设计一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺，解决了背景技术中提到的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺技术方案：

一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体，包括压力感测芯体和金属焊盘、互联引线、压阻条、敏感薄膜、钝化层、绝缘层、背腔、支撑基底支撑，所述压力感测芯体上除了用于后续引线键合的金属焊盘区域外，其余均被表面钝化层覆盖，金属焊盘与互联引线将四个压阻条以开环的惠斯通形式连接起来，所述压阻条包括横向压阻条与纵向压阻条，被布置在敏感薄膜的应力集中区域，敏感薄膜悬空于背腔之上且通过支撑基底支撑，压阻条与互联引线之间除了触点位置外，其余均被绝缘层隔开，敏感薄膜上有通过刻蚀形成的凹槽，凸起中心块和双梁式结构。

一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体的制备工艺，包括如下步骤：

a)利用湿法腐蚀体硅工艺在基底晶圆上腐蚀出V字形结构的空间，用于压力感测芯体的背腔；

b)利用键合工艺，在形成背腔的硅晶圆上键合用于制备敏感薄膜的硅晶圆；

c)利用机械减薄工艺，将敏感薄膜层的晶圆减薄至指定的厚度；

d)利用热氧化工艺，将键合的晶圆表面沉积一层氧化硅，利用浓硼掺杂和淡硼掺杂工艺在单晶硅片压力敏感薄膜上制备出欧姆接触区和压阻条，注入完成后采用退火工艺对注入造成的晶格损伤进行修复；