微機(jī)電系統(tǒng)傳感器及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器及其制造方法，包括：S1、提供基片；S2、在基片上形成第一介質(zhì)層，去除部分第一介質(zhì)層以形成第一掩膜圖形，在基片上進(jìn)行刻蝕以形成若干第一深孔，將若干第一深孔底部連通以形成第一腔體；S3、去除第一介質(zhì)層，于基片外延覆蓋第一層單晶硅薄膜；S4、在第一層單晶硅薄膜上形成第二介質(zhì)層，去除部分第二介質(zhì)層以形成第二掩膜圖形，在第一層單晶硅薄膜上進(jìn)行刻蝕以形成若干第二深孔，將若干第二深孔底部連通以形成第二腔體；S5、去除第二介質(zhì)層，于第一層單晶硅薄膜上外延覆蓋第二層單晶硅薄膜；S6、在第二層單晶硅薄膜上制作電阻應(yīng)變片；S7、形成第三掩膜圖形，進(jìn)行刻蝕工藝形成若干與第一腔體連接的深槽。
【專(zhuān)利說(shuō)明】微機(jī)電系統(tǒng)傳感器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)傳感器(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)技術(shù)是近年來(lái)快速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，它采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，可實(shí)現(xiàn)MEMS傳感器的批量制造，與對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)器件相比，MEMS傳感器在體積、功耗、重量及價(jià)格方面有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。
[0003]MEMS傳感器大都具有薄膜、質(zhì)量塊、懸臂梁等微結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的硅膜制備方法多用表面犧牲層工藝，先利用各種淀積工藝，如低壓化學(xué)氣相淀積(low pressure vapor phasedeposition, LPCVD)、等離子體氣相淀積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)及派射、蒸發(fā)等物理氣相淀積(Physical Vapor Deposition,PVD)制作犧牲層,然后再在犧牲層上采用同樣的各種淀積工藝制作薄膜，最后再將薄膜下方的犧牲層用腐蝕、刻蝕等方法去除，即形成可動(dòng)的微結(jié)構(gòu)。但是，這些方法適合制作多晶硅薄膜、金屬薄膜、介質(zhì)薄膜等，而不適合制作單晶硅薄膜，而有些傳感器卻需要用到單晶硅薄膜。
[0004]壓力傳感器是MEMS傳感器中最早出現(xiàn)及應(yīng)用的產(chǎn)品之一，依工作原理可分為壓阻式、電容式及壓電式等幾種。其中，壓阻傳感器具有輸出信號(hào)大、后續(xù)處理簡(jiǎn)單及適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。壓阻傳感器用到的壓阻一般需要制作在單晶硅感壓薄膜上，對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)壓阻壓力傳感器而言，每一個(gè)傳感器的單晶硅感壓薄膜厚度的均勻性及一致性是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，目前常用的單晶硅感壓薄膜加工方法是利用堿性溶液從硅片的背面進(jìn)行各向異性腐蝕，從而在硅片的背面形成背腔的同時(shí)在正面形成單晶硅感壓薄膜。單晶硅感壓薄膜厚度是關(guān)鍵指標(biāo)，為控制單晶硅感壓薄膜的厚度可采用腐蝕時(shí)間控制，但該種方法不能保證單晶硅感壓薄膜厚度在片內(nèi)與片間的均勻性及一致性；另一種方法采用濃硼重?fù)诫s硅膜來(lái)定義單晶硅感壓薄膜厚度，厚度均勻性及一致性好，利用氫氧化鉀(KOH)等堿性腐蝕液不腐蝕重?fù)诫s硅的特性即可得到合適厚度的薄膜，但由于在重?fù)诫s硅膜上不能形成壓阻，只能用于電容式等其它種類(lèi)的傳感器，不能作為壓阻傳感器的單晶硅感壓薄膜；再一種目前較常采用的方法是電化學(xué)腐蝕，該方法能得到可在其上制作壓阻的輕摻雜感壓薄膜，但該種方法需添加較為昂貴的恒電位儀，并采用特殊設(shè)計(jì)的夾具保護(hù)正面不被腐蝕與施加電壓到硅片的正面，這樣一方面提高了設(shè)備成本，另一方面也增加了工藝的復(fù)雜度，使得生產(chǎn)效率很低。
[0005]但是壓阻原理決定了單晶硅感壓薄膜對(duì)于封裝以及外界環(huán)境變化所引入的應(yīng)力是敏感的。外界環(huán)境的變化通過(guò)壓力傳感器的襯底引入應(yīng)力到單晶硅感壓薄膜，將使得器件性能發(fā)生漂移，這是壓阻傳感器亟待解決的問(wèn)題。
[0006]有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器及其制造方法予以改進(jìn)以解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有高靈敏度的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器。
[0008]為實(shí)現(xiàn)前述目的,本發(fā)明米用如下技術(shù)方案:一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，包括襯底，所述襯底包括底壁、自所述底壁向上延伸形成的側(cè)壁、由所述底壁和側(cè)壁圍設(shè)形成的收容腔、收容在所述收容腔內(nèi)且與所述底壁和側(cè)壁形成空隙的感應(yīng)本體、以及自所述底壁和側(cè)壁其中一個(gè)或多個(gè)上朝所述感應(yīng)本體延伸以支撐所述感應(yīng)本體的支撐部，所述感應(yīng)本體包括形成在所述感應(yīng)本體內(nèi)呈真空封閉狀的第一腔體、位于所述第一腔體上方的感應(yīng)薄膜。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐部包括自所述側(cè)壁朝所述感應(yīng)本體延伸形成的梁。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐部包括自所述底壁朝所述感應(yīng)本體延伸形成的支柱。
[0011]本發(fā)明的另一目的在于提供一種可提高微機(jī)電系統(tǒng)傳感器靈敏度的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法。
[0012]為實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，包括如下步驟:
51、提供基片，所述基片具有相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面；
52、在所述基片的第一表面形成第一介質(zhì)層,然后去除部分第一介質(zhì)層以形成第一掩膜圖形，按照所述第一掩膜圖形在所述基片上進(jìn)行刻蝕以形成若干第一深孔，于基片內(nèi)將若干所述第一深孔底部連通以形成第一腔體；
53、去除第一介質(zhì)層,然后于基片的第一表面外延覆蓋第一層單晶娃薄膜,所述第一層單晶硅薄膜遮蓋若干第一深孔；
54、在第一層單晶硅薄膜上形成第二介質(zhì)層，然后去除部分第二介質(zhì)層以形成第二掩膜圖形，按照所述第二掩膜圖形在所述第一層單晶硅薄膜上進(jìn)行刻蝕以形成若干第二深孔，于第一層單晶硅薄膜內(nèi)將若干所述第二深孔底部連通以形成第二腔體；
55、去除第二介質(zhì)層，然后于第一層單晶硅薄膜上外延覆蓋第二層單晶硅薄膜，所述第二層單晶硅薄膜遮蓋若干第二深孔；
56、在第二層單晶硅薄膜上制作電阻應(yīng)變片；
57、在第二層單晶硅薄膜上方形成第三掩膜圖形，按照所述第三掩膜圖形進(jìn)行刻蝕工藝形成若干與第一腔體連接的深槽。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述深槽截面形狀呈C型。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一掩膜圖形包括若干獨(dú)立或部分相連的子掩膜圖形，所述第一腔體包括與若干子掩膜圖形對(duì)應(yīng)的若干子腔體。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述S2步驟還包括:將位于所述第一腔體的上方的基片形成第一網(wǎng)狀娃膜，所述第一網(wǎng)狀娃膜包括若干相互連接且垂直于第一腔體的第一柱體，所述第一柱體底部呈錐形。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述S4步驟還包括:將位于所述第二腔體的上方的第一單晶硅薄膜形成第二網(wǎng)狀硅膜，所述第二網(wǎng)狀硅膜包括若干相互連接且垂直于第二腔體的第二柱體，所述第二柱體底部呈錐形。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一深孔形狀為矩形或圓形，所述第二深孔形狀為矩形或圓形。[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述S6步驟包括:
561、采用淀積工藝在第二單晶硅薄膜上形成第三介質(zhì)層；
562、在第二單晶硅薄膜上制作壓阻，然后形成鈍化層；
563、刻蝕形成通孔；
564、采用金屬淀積、光刻、金屬腐蝕工藝得到金屬走線以及金屬壓點(diǎn)，并使金屬壓點(diǎn)與壓阻連接以形成電阻應(yīng)變片。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述S7步驟包括:
S71:在第二層單晶硅薄膜上方形成第四介質(zhì)層，采用光刻工藝在第二層單晶硅薄膜上方的第四介質(zhì)層上形成第三掩膜圖形；
S72:采用干法刻蝕或濕法腐蝕工藝去除按照掩膜圖形去除部分第三介質(zhì)層和鈍化
層；
S73:采用深反應(yīng)離子硅刻蝕工藝按照第三掩膜圖形進(jìn)行刻蝕工藝形成與第一腔體連接的深槽，然后去除第四介質(zhì)層。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器及其制造方法通過(guò)在基片上形成第一腔體，于基片上形成第一層單晶硅薄膜并于該第一層單晶硅薄膜上形成第二腔體，于第一層單晶硅薄膜上形成第二層單晶硅薄膜并于第二層單晶硅薄膜上形成電阻應(yīng)變片，在襯底上刻蝕形成與第一腔體連通的深槽，使該微機(jī)電系統(tǒng)傳感器在后續(xù)封裝過(guò)程中，襯底引入的應(yīng)力對(duì)感應(yīng)本體的影響可以通過(guò)第一腔體與深槽釋放，從而有效的減小襯底其他部分對(duì)感應(yīng)本體的影響，提高感應(yīng)本體的靈敏度，即提高了微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的靈敏度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中實(shí)施例一的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的剖視圖。
[0022]圖2至圖22為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中實(shí)施例一的制造微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的工藝流程圖。
[0023]圖23為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中實(shí)施例二的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的示意圖。
[0024]圖24為為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中實(shí)施例三的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的剖視圖。
[0025]圖25為圖24的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的俯視圖。
[0026]圖26至圖28為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中實(shí)施例三的制造微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的部分工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]請(qǐng)參見(jiàn)圖1、圖21、以及圖22，本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器包括具有正面11和背面12的襯底1、形成在襯底I上的電阻應(yīng)變片2。該襯底I包括底壁6、自底壁6向上延伸形成的四個(gè)側(cè)壁5、由底壁6和側(cè)壁5圍設(shè)形成的收容腔3、收容在收容腔3內(nèi)且與底壁6和側(cè)壁5形成空隙的感應(yīng)本體41、以及自側(cè)壁5朝感應(yīng)本體41延伸以支撐感應(yīng)本體41的支撐部42。底壁6的底面為襯底I的背面，收容腔3的開(kāi)口位于襯底I的正面。
[0028]感應(yīng)本體41包括形成在感應(yīng)本體41內(nèi)的第二腔體111、位于第二腔體111上方的感應(yīng)薄膜411。該第二腔體111呈真空封閉狀，命名為真空腔。感應(yīng)薄膜411為真空腔111的一側(cè)壁。感應(yīng)薄膜411與襯底I的正面11處于同一平面內(nèi)。電阻應(yīng)變片2形成在感應(yīng)薄膜411上。感應(yīng)本體41呈矩形。
[0029]空隙7包括形成在底壁6和感應(yīng)本體41之間的第一腔體105和形成在側(cè)壁5和感應(yīng)本體41之間且與第一腔體105連通的深槽119。在本實(shí)施例中，深槽119為一個(gè)，且截面形狀呈C字形。該深槽119的截面形狀由支撐部42的形狀和位置所決定，而感應(yīng)本體41的形狀和大小則由深槽119和第一腔體105所決定。除此以外，請(qǐng)參見(jiàn)圖23，深槽119’為相互對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)，且每個(gè)深槽119’截面形狀呈C字形。
[0030]在本實(shí)施例中，支撐部42為自其中一側(cè)壁5朝收容腔3內(nèi)延伸以支撐感應(yīng)本體41的梁。該梁42僅為一個(gè)。該感應(yīng)本體41和梁42形成襯底I的一懸臂。感應(yīng)本體41通過(guò)梁42固定，其底部呈懸空狀。
[0031]誠(chéng)然，請(qǐng)參見(jiàn)圖23，支撐部42’為分別自兩側(cè)壁朝感應(yīng)本體41’延伸形成的兩個(gè)梁。兩個(gè)梁42’相對(duì)設(shè)置在感應(yīng)本體41’的兩側(cè)。又請(qǐng)結(jié)合圖24和圖25，支撐部包括自側(cè)壁朝感應(yīng)本體41’ ’延伸形成的梁421’ ’、自底壁朝感應(yīng)本體41’ ’延伸形成的支柱422’ ’。該支柱422’ ’為一個(gè)，梁421’ ’為相對(duì)設(shè)置在感應(yīng)本體41’ ’的兩側(cè)的兩個(gè)，除此以外，可只設(shè)置支柱422’’來(lái)支撐感應(yīng)本體41’’，或者支柱422’’和梁421’’也可以為其他數(shù)量和排布方式。梁421’’和支柱422’’均用以支撐感應(yīng)本體41’’。
[0032]襯底I包括具有相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面的基片、覆蓋于基片的第一表面上的第一層單晶硅體、以及覆蓋于第一層單晶硅體上的第二層單晶硅體。真空腔111形成在第一單晶硅體上。第二層單晶硅體形成感應(yīng)薄膜411。基片可采用單晶硅片，或者有金屬覆蓋表面的玻璃。
[0033]上述微機(jī)電系統(tǒng)傳感器通過(guò)在襯底I內(nèi)形成收容腔3、收容在收容腔3內(nèi)且與形成該收容腔3的底壁6和側(cè)壁5形成間隙7的感應(yīng)本體41、自底壁6和側(cè)壁5中的一個(gè)或者多個(gè)上朝感應(yīng)本體41延伸形成的支撐部42，使該微機(jī)電系統(tǒng)傳感器在后續(xù)封裝過(guò)程中，襯底I引入的應(yīng)力對(duì)感應(yīng)本體41的影響可以通過(guò)收容腔3釋放，從而有效的減小襯底I其他部分對(duì)感應(yīng)本體41的影響，提高感應(yīng)本體41的靈敏度，即提高微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的靈敏度。
[0034]請(qǐng)參見(jiàn)圖2至22，本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法包括SI至S7步驟。
[0035]S1:請(qǐng)參見(jiàn)圖2，提供基片101。該基片101具有相對(duì)設(shè)置的第一表面201和第二表面202。該基片101可采用單晶硅片，或者有金屬覆蓋表面的玻璃。
[0036]S2:請(qǐng)參圖3至圖6，在基片101的第一表面201形成第一介質(zhì)層102，然后去除部分第一介質(zhì)層102以形成第一掩膜圖形103，按照第一掩膜圖形103在基片101上進(jìn)行刻蝕以形成若干第一深孔104，于基片101內(nèi)將若干第一深孔104底部連通以形成第一腔體105。
[0037]該S2步驟對(duì)應(yīng)圖3至圖6具體包括S21至S24步驟。
[0038]S21:請(qǐng)參見(jiàn)圖3，采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)或等離子體化學(xué)氣相淀(PECVD)或者熱氧化等工藝在基片101的第一表面201形成第一介質(zhì)層102。該第一介質(zhì)層102米用氧化硅層。第一介質(zhì)層102起掩膜作用。
[0039]S22:請(qǐng)參見(jiàn)圖4，采用光刻和濕法腐蝕工藝，或光刻和干法刻蝕工藝去除部分第一介質(zhì)層，以形成第一掩膜圖形103。
[0040]S23:請(qǐng)參見(jiàn)圖5，按照第一掩膜圖形在基片101上采用深反應(yīng)離子硅刻蝕(DRIE)工藝進(jìn)行刻蝕得到若干第一深孔104。該第一深孔104的形狀可以為矩形或圓形。該第一深孔104的大小可根據(jù)工藝及設(shè)計(jì)需要確定。
[0041]S24:請(qǐng)參見(jiàn)圖6，采用各向異性硅腐蝕工藝，如采用氫氧化鉀(Κ0Η)，四甲基氫氧化銨(TMAH)等堿性溶液注入若干第一深孔104中對(duì)基片101進(jìn)行腐蝕，從而于基片101內(nèi)將若干第一深孔104底部連通以形成第一腔體105。在本步驟中，在形成該第一腔體105的同時(shí)，位于第一腔體105上方的基片形成第一網(wǎng)狀娃膜106,第一網(wǎng)狀娃膜106包括若干相互連接且垂直于第一腔體105的第一柱體1061。由于米用各向異性腐蝕工藝,所以,第一柱體1061的底部呈錐形。第一腔體105分布范圍由第一掩膜圖形決定。
[0042]上述第一腔體105和第一網(wǎng)狀硅膜106也可以采用干法刻蝕工藝，如深反應(yīng)離子硅刻蝕(DRIE)工藝，并通過(guò)合適的工藝參數(shù)得到。
[0043]S3:請(qǐng)參見(jiàn)圖7和圖8，采用干法刻蝕或濕法腐蝕工藝，如用緩沖氫氟酸(BOE)去除第一介質(zhì)層，然后于基片101的第一表面上采用外延單晶硅工藝覆蓋第一層單晶硅薄膜107，該第一層單晶硅薄膜107遮蓋若干第一深孔104。第一層單晶硅薄膜107采用單晶硅材料。此時(shí)，該第一腔體105成為一密封腔。
[0044]在本步驟中，第一網(wǎng)狀硅膜106作為籽晶，而外延出的材料采用單晶硅，所以會(huì)在第一網(wǎng)狀娃膜106上形成完整的第一層單晶娃薄膜107,并封閉若干第一深孔104,同時(shí),其外延形成的第一層單晶硅薄膜107的厚度便于控制，而由于第一深孔104孔徑均較小，所以，在形成第一層單晶硅薄膜107的時(shí)候，外延時(shí)發(fā)生的氣體較難進(jìn)入第一腔體105，所以，第一腔體105的內(nèi)部不會(huì)外延形成單晶硅。該第一層單晶硅薄膜107可命名為覆蓋在基片101上的第一單晶硅體。
[0045]S4:請(qǐng)參見(jiàn)圖9至圖12，在第一層單晶硅薄膜107上形成第二介質(zhì)層108，然后去除部分第二介質(zhì)層108以形成第二掩膜圖形109，按照第二掩膜圖形109在第一層單晶硅薄膜107上進(jìn)行刻蝕以形成若干第二深孔110，于第一層單晶硅薄膜107內(nèi)將若干第二深孔110底部連通以形成第二腔體111。
[0046]該S4步驟對(duì)應(yīng)圖9至圖12具體包括S41至S44步驟。
[0047]S41:請(qǐng)參見(jiàn)圖9，采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)或等離子體化學(xué)氣相淀(PECVD)或者熱氧化等工藝在第一層單晶硅薄膜107上形成第二介質(zhì)層108。該第二介質(zhì)層108采用氧化硅層。第二介質(zhì)層108起掩膜作用。
[0048]S42:請(qǐng)參見(jiàn)圖10，采用光刻和濕法腐蝕工藝，或光刻和干法刻蝕工藝去除部分第二介質(zhì)層，以形成第二掩膜圖形109。
[0049]S43:請(qǐng)參見(jiàn)圖11，按照第二掩膜圖形在第一層單晶硅薄膜107上采用深反應(yīng)離子硅刻蝕(DRIE)工藝進(jìn)行刻蝕得到若干第二深孔110。該第二深孔110的形狀可以為矩形或圓形。該第二深孔110的大小可根據(jù)工藝及設(shè)計(jì)需要確定。
[0050]S44:請(qǐng)參見(jiàn)圖12，采用各向異性硅腐蝕工藝，如采用氫氧化鉀(Κ0Η)，四甲基氫氧化銨(TMAH)等堿性溶液注入若干第二深孔110中對(duì)第一層單晶硅薄膜107進(jìn)行腐蝕，從而于第一層單晶硅薄膜107內(nèi)將若干第二深孔110底部連通以形成第二腔體111。在本步驟中，在形成該第二腔體111的同時(shí)，位于第二腔體111上方的第一層單晶硅薄膜107形成第二網(wǎng)狀硅膜112，第二網(wǎng)狀硅膜112包括若干相互連接且垂直于第二腔體111的第二柱體1121。由于采用各向異性腐蝕工藝，所以，第二柱體1121的底部呈錐形。該第二腔體111分布范圍由第二掩膜圖形決定。
[0051]上述第二腔體111和第二網(wǎng)狀硅膜112也可以采用干法刻蝕工藝，如深反應(yīng)離子硅刻蝕(DRIE)工藝，并通過(guò)合適的工藝參數(shù)得到。
[0052]S5、請(qǐng)參見(jiàn)圖13和圖14，采用干法刻蝕或濕法腐蝕工藝，如用緩沖氫氟酸(BOE)去除第二介質(zhì)層，然后于第一層單晶硅薄膜107上采用外延單晶硅工藝覆蓋第二層單晶硅薄膜113，該第二層單晶硅薄膜113遮蓋若干第二深孔110。第二層單晶硅薄膜113采用單晶硅材料。此時(shí)，該第一層單晶硅薄膜113內(nèi)的第二腔體111變?yōu)槊芊馇弧?br> [0053]在本步驟中，第二網(wǎng)狀硅膜112作為籽晶，而外延出的材料采用單晶硅，所以會(huì)在第二網(wǎng)狀硅膜112上形成完整的第二層單晶硅薄膜113，并封閉若干第二深孔110，同時(shí)，其外延形成的第二層單晶硅薄膜113的厚度便于控制，而由于第二深孔110孔徑均較小，所以，在形成第二層單晶硅薄膜113的時(shí)候，外延時(shí)發(fā)生的氣體較難進(jìn)入第二腔體111，所以，第二腔體111的內(nèi)部不會(huì)外延形成單晶硅。該第二層單晶硅薄膜113可命名為覆蓋在第一層單晶硅體107上的第二單晶硅體。在本步驟后，基片、第一層單晶硅薄膜107和第二層單晶硅薄膜113組合形成襯底。
[0054]S6:請(qǐng)參見(jiàn)圖15至圖18，在第二層單晶硅薄膜113上制作壓阻115和與壓阻115電性連接的金屬壓點(diǎn)1172以形成電阻應(yīng)變片2。
[0055]該S6步驟對(duì)應(yīng)圖15至圖18具體包括S61至S64步驟。
[0056]S61:請(qǐng)參見(jiàn)圖15，采用淀積工藝在第二單晶硅薄膜113上形成第三介質(zhì)層1141，該第三介質(zhì)層1141作為阻擋層。
[0057]S62:請(qǐng)參見(jiàn)圖16，采用離子注入工藝在第二單晶硅薄膜113上制作壓阻115，然后形成鈍化層1142。
[0058]S63:請(qǐng)參見(jiàn)圖17，采用干法刻蝕或濕法腐蝕工藝刻蝕形成通孔116，該通孔116用于后續(xù)通過(guò)金屬走線引出壓阻115。
[0059]S64:請(qǐng)參見(jiàn)圖18，采用金屬淀積、光刻、金屬腐蝕工藝得到金屬走線1171以及金屬壓點(diǎn)1172，并使金屬壓點(diǎn)1172與壓阻115連接。
[0060]S7:請(qǐng)參見(jiàn)圖19至圖21，在第二層單晶硅薄膜113上方形成第三掩膜圖形118，按照所述第三掩膜圖形118進(jìn)行刻蝕工藝形成若干與第一腔體105連接的深槽119。
[0061]該S7步驟對(duì)應(yīng)圖19至圖21具體包括S71至S73步驟。
[0062]S71:請(qǐng)參見(jiàn)圖19，第二層單晶硅薄膜113上方形成第四介質(zhì)層1143，采用光刻工藝在第二層單晶硅薄膜113上方的第四介質(zhì)層1143上形成第三掩膜圖形118。
[0063]S72:請(qǐng)參見(jiàn)圖20，采用干法刻蝕或濕法腐蝕工藝去除按照掩膜圖形去除部分第三介質(zhì)層1141和鈍化層1142 ；
S73:請(qǐng)參見(jiàn)圖21和圖22，采用深反應(yīng)離子硅刻蝕工藝按照第三掩膜圖形進(jìn)行刻蝕工藝形成與第一腔體105連接的深槽119，然后去除第四介質(zhì)層。深槽119和第一腔體105圍設(shè)形成微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的感應(yīng)本體41。在本實(shí)施例中，該深槽119的截面形狀呈C型。該深槽數(shù)量為一個(gè)。誠(chéng)然，請(qǐng)參見(jiàn)圖23，該深槽119’也可以為兩個(gè)相互對(duì)稱(chēng)且截面形狀的C字形。[0064]在本步驟后，第一腔體105與深槽119連通，使該微機(jī)電系統(tǒng)傳感器在后續(xù)封裝過(guò)程中，襯底I引入的應(yīng)力對(duì)感應(yīng)本體的影響可以通過(guò)第一腔體105、105’’與深槽119釋放。第二腔體111仍然處于密封狀態(tài)，可命名為真空腔。
[0065]請(qǐng)?jiān)俅螀⒁?jiàn)圖4，在上述S22步驟中所形成的第一掩膜圖形103為一整片的掩膜圖形。誠(chéng)然，請(qǐng)參見(jiàn)圖26至圖28，第一掩膜圖形可以包括若干獨(dú)立或部分相連的子掩膜圖形1031’ ’，第一腔體105’ ’同第一腔體105的制作方法相同，均是是通過(guò)按照第一掩膜圖形103’’形成第一深孔104’’，然后將第一深孔104’’底部連通所形成，所以該第一腔體包括與若干子掩膜圖形對(duì)應(yīng)的若干子腔體1051’ ’。
[0066]上述微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法通過(guò)在基片101上形成第一腔體105、105’’，然后于基片101上形成第一層單晶硅薄膜107并于該第一層單晶硅薄膜107上形成第二腔體111，再于第一層單晶硅薄膜107上形成第二層單晶硅薄膜113并于第二層單晶硅薄膜113上形成電阻應(yīng)變片2，最后在襯底I上刻蝕形成與第一腔體105、105’ ’連通的深槽119，使該微機(jī)電系統(tǒng)傳感器在后續(xù)封裝過(guò)程中，襯底I引入的應(yīng)力對(duì)感應(yīng)本體的影響可以通過(guò)第一腔體105、105’’與深槽119釋放，從而有效的減小襯底其他部分對(duì)感應(yīng)本體41的影響，提高感應(yīng)本體41的靈敏度，即提高了微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的靈敏度。
[0067]除此以外，上述制造工藝中第二層單晶硅薄膜113在后續(xù)的刻蝕或腐蝕工藝中不會(huì)受到影響，進(jìn)而第二層單晶硅薄膜113厚度的一致性與均勻性容易控制；該方法可以克服從基片101背面進(jìn)行腐蝕難以控制薄膜厚度的問(wèn)題；同時(shí)該方法也簡(jiǎn)單實(shí)用，不必添置附加的儀器設(shè)備(如昂貴的恒電位儀與保護(hù)硅片正面的夾具)。
[0068]盡管為示例目的，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書(shū)公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，包括襯底，其特征在于:所述襯底包括底壁、自所述底壁向上延伸形成的側(cè)壁、由所述底壁和側(cè)壁圍設(shè)形成的收容腔、收容在所述收容腔內(nèi)且與所述底壁和側(cè)壁形成空隙的感應(yīng)本體、以及自所述底壁和側(cè)壁其中一個(gè)或多個(gè)上朝所述感應(yīng)本體延伸以支撐所述感應(yīng)本體的支撐部，所述感應(yīng)本體包括形成在所述感應(yīng)本體內(nèi)呈真空封閉狀的第一腔體、位于所述第一腔體上方的感應(yīng)薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，其特征在于:所述支撐部包括自所述側(cè)壁朝所述感應(yīng)本體延伸形成的梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，其特征在于:所述支撐部包括自所述底壁朝所述感應(yīng)本體延伸形成的支柱。
4.一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法包括如下步驟: 51、提供基片，所述基片具有相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面； 52、在所述基片的第一表面形成第一介質(zhì)層,然后去除部分第一介質(zhì)層以形成第一掩膜圖形，按照所述第一掩膜圖形在所述基片上進(jìn)行刻蝕以形成若干第一深孔，于基片內(nèi)將若干所述第一深孔底部連通以形成第一腔體； 53、去除第一介質(zhì)層,然后于基片的第一表面外延覆蓋第一層單晶娃薄膜,所述第一層單晶硅薄膜遮蓋若干第一深孔； 54、在第一層單晶硅薄膜上形成第二介質(zhì)層，然后去除部分第二介質(zhì)層以形成第二掩膜圖形，按照所述第二掩膜圖形在所述第一層單晶硅薄膜上進(jìn)行刻蝕以形成若干第二深孔，于第一層單晶硅薄膜內(nèi)將若干所述第二深孔底部連通以形成第二腔體； 55、去除第二介質(zhì)層，然后于第一層單晶硅薄膜上外延覆蓋第二層單晶硅薄膜，所述第二層單晶硅薄膜遮蓋若干第二深孔； 56、在第二層單晶硅薄膜上制作電阻應(yīng)變片； 57、在第二層單晶硅薄膜上方形成第三掩膜圖形，按照所述第三掩膜圖形進(jìn)行刻蝕工藝形成若干與第一腔體連接的深槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述深槽截面形狀呈C型。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述第一掩膜圖形包括若干獨(dú)立或部分相連的子掩膜圖形，所述第一腔體包括與若干子掩膜圖形對(duì)應(yīng)的若干子腔體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述S2步驟還包括:將位于所述第一腔體的上方的基片形成第一網(wǎng)狀硅膜，所述第一網(wǎng)狀硅膜包括若干相互連接且垂直于第一腔體的第一柱體，所述第一柱體底部呈錐形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述S4步驟還包括:將位于所述第二腔體的上方的第一單晶硅薄膜形成第二網(wǎng)狀硅膜，所述第二網(wǎng)狀硅膜包括若干相互連接且垂直于第二腔體的第二柱體，所述第二柱體底部呈錐形。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述第一深孔形狀為矩形或圓形，所述第二深孔形狀為矩形或圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述S6步驟包括: S61、采用淀積工藝在第二單晶硅薄膜上形成第三介質(zhì)層； S62、在第二單晶硅薄膜上制作壓阻，然后形成鈍化層； S63、刻蝕形成通孔； S64、采用金屬淀積、光刻、金屬腐蝕工藝得到金屬走線以及金屬壓點(diǎn)，并使金屬壓點(diǎn)與壓阻連接以形成電阻應(yīng)變片。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的制造方法，其特征在于:所述S7步驟包括: S71:在第二層單晶硅薄膜上方形成第四介質(zhì)層，采用光刻工藝在第二層單晶硅薄膜上方的第四介質(zhì)層上形成第三掩膜圖形； S72:采用干法刻蝕或濕法腐蝕工藝去除按照掩膜圖形去除部分第三介質(zhì)層和鈍化層； S73:采用深反應(yīng)離子硅刻蝕工藝按照第三掩膜圖形進(jìn)行刻蝕工藝形成與第一腔體連接的深槽，然后去除第四介質(zhì)層。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK103991836SQ201310053119
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月19日
【發(fā)明者】李剛, 胡維, 肖濱 申請(qǐng)人:蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司