[发明专利]基于SOI片衬底硅阳极键合的电容式温度、湿度、气压和加速度传感器集成制造方法

摘要

本发明公开了一种基于SOI片衬底硅阳极键合的电容式温度、湿度、气压和加速度传感器集成制造方法，该方法利用分步深硅刻蚀技术和SOI片衬底硅与玻璃阳极键合技术相结合，同时制备了薄膜结构、高深宽比电容结构和密封腔体结构，通过深硅刻蚀、RIE刻蚀、干法刻蚀等腐蚀技术以及离子注入等手段得到电容式温度、湿度、气压和加速度传感器相应结构，再经过SOI片衬底硅与玻璃进行阳极键合，最终通过刻蚀实现全电容敏感的温度、湿度、气压和加速度传感器的集成制造，实现了低功耗集成多传感器集成结构。

主权项

基于SOI片衬底硅阳极键合的电容式温度、湿度、气压和加速度传感器集成制造方法，其特征在于：该方法基于SOI片衬底硅以及玻璃衬底(8)实现，所述SOI片衬底硅由从下至上依次设置的衬底硅(1)、氧化埋层(2)、器件层硅(3)组成；利用分步深硅刻蚀技术和SOI片衬底硅与玻璃衬底阳极键合技术相结合，同时制备薄膜结构、高深宽比电容结构和密封腔体结构，最终形成加速度传感器、湿度传感器、气压传感器以及温度传感器集成结构；该方法包括如下步骤：步骤1)，干法刻蚀所述器件层硅(3)，控制刻蚀深度得到气压和温度传感器的硅薄膜结构(31)；采用离子注入技术降低所述器件层硅(3)的电阻率，在所述硅薄膜结构(31)以及所述器件层硅(3)的表面生长介质层并分别刻蚀湿度传感器、气压传感器以及温度传感器的极板形状图形，得到湿度传感器、气压传感器以及温度传感器的介电应变层(4)；步骤2)，在所述介电应变层(4)和所述器件层硅(3)表面分别淀积金属层并腐蚀图形得到湿度传感器、气压传感器、温度传感器以及加速度传感器的电极(5)；并在所述湿度传感器的电极上涂敷湿敏材料并腐蚀图形得到湿度传感器的感湿层(6)；步骤3)，深硅刻蚀所述衬底硅(1)后，RIE刻蚀所述氧化埋层(2)，分别形成加速度传感器、气压传感器以及温度传感器背面腔体结构(7)；步骤4)，将所述SOI片衬底硅(1)与所述玻璃衬底(8)进行阳极键合，得到密封键合面(9)，并且所述腔体结构(7)与所述玻璃衬底(8)之间形成密封腔体；步骤5)，干法刻蚀所述器件层硅(3)，得到加速度传感器的梳齿电容结构和温度传感器的多层悬臂梁结构；同时将各传感器相互电隔离，得到加速度传感器(10)、湿度传感器(11)、气压传感器(12)和温度传感器(13)集成结构。