本發(fā)明涉及一種電容式微電子氣壓傳感器及其制備方法，尤其是一種基于MEMS微加工技術(shù)的電容式微電子氣壓傳感器及其制備方法，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

常規(guī)氣壓傳感器的敏感原理主要包括電阻感應(yīng)和電容感應(yīng)兩種。電阻感應(yīng)的原理是被測(cè)氣體的壓力變化時(shí)，薄膜形變帶動(dòng)頂針，導(dǎo)致膜上電阻的阻值發(fā)生變化。電容感應(yīng)的原理是被測(cè)氣體的壓力變化時(shí)，電容的可動(dòng)電極產(chǎn)生一定的位移，電容的間距產(chǎn)生變化，導(dǎo)致電容的值產(chǎn)生變化。這兩種氣壓傳感器的主要缺陷是：（1）對(duì)于電阻式氣壓傳感器來(lái)說(shuō)，首先保證電阻的阻值大小、形狀以及擺放的位置均符合要求，其次保證形成惠斯通電橋的四個(gè)電阻阻值完全相等，所以對(duì)此類(lèi)氣壓傳感器的制作工藝有極高的要求；（2）對(duì)于常規(guī)電容式氣壓傳感器來(lái)說(shuō)，由于存在一個(gè)可動(dòng)電極，引出電極比較困難，且傳感器后期封裝也比較困難，密封工藝要求高，導(dǎo)致此類(lèi)氣壓傳感器的可靠性比較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電容式微電子氣壓傳感器及其制備方法，器件加工工藝簡(jiǎn)單，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，低成本等特點(diǎn)，且與CMOS IC工藝有較好的兼容性?；痉椒ǎ翰捎肕EMS微加工技術(shù)，通過(guò)單晶硅外延密封腔體工藝在硅片內(nèi)形成空腔，并且在密封空腔上形成空腔敏感電容從而實(shí)現(xiàn)氣壓傳感器的功能。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種電容式微電子氣壓傳感器，其特征在于：包括單晶硅密封腔體和基于上下兩電極間距離變化量的電容式氣壓傳感器；

以單晶硅作為襯底，通過(guò)單晶硅外延封腔工藝形成密封腔體結(jié)構(gòu)；通過(guò)濺射，光刻，腐蝕工藝，在密封腔上表面的依次生長(zhǎng)電容器下電極、犧牲層、上電極；最后在對(duì)電容器上電極、電容器下電極進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對(duì)犧牲層進(jìn)行各向同性的腐蝕，去除犧牲層；在單晶硅襯底上設(shè)置有金屬焊盤(pán)和引線用來(lái)分別引出電容器的上電極、下電極。

作為優(yōu)選方案，所述單晶硅襯底上表面依次生長(zhǎng)有氧化硅和氮化硅，并光刻、腐蝕形成接觸孔。

作為優(yōu)選方案，所述電容器下電極、上電極、引線及焊盤(pán)的材質(zhì)均為金屬。

作為優(yōu)選方案，所述電容器下電極、上電極、引線及焊盤(pán)的材質(zhì)均為Al。

作為優(yōu)選方案，所述犧牲層的材質(zhì)為磷硅玻璃。

作為優(yōu)選方案，所述的電容式微電子氣壓傳感器，其特征在于：?jiǎn)尉Ч枰r底中的密封腔體高度為4-6μm。

本發(fā)明還提供所述的電容式微電子氣壓傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1）、采用N型單晶硅作為襯底，通過(guò)各向異性反應(yīng)離子刻蝕工藝在單晶硅襯底上刻蝕淺槽；

步驟2）、在對(duì)單晶硅襯底淺槽側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對(duì)單晶硅襯底進(jìn)行各向同性腐蝕，為接下來(lái)的外延單晶硅封腔工藝做準(zhǔn)備；

步驟3）、外延生長(zhǎng)單晶硅，在單晶硅襯底內(nèi)部形成密封腔體；

步驟4）、在單晶硅襯底上表面依次生長(zhǎng)氧化硅和氮化硅，并光刻、腐蝕形成接觸孔；

步驟5）、在氮化硅表面濺射第一層金屬，光刻、腐蝕形成焊盤(pán)、電互連線以及電容器下電極；

步驟6）、在氮化硅和第一層金屬上濺射犧牲層材料，光刻、腐蝕形成犧牲層；

步驟7）、在氮化硅和犧牲層上濺射第二層金屬，光刻、腐蝕形成焊盤(pán)、電互連線以及電容器上電極，并在電容器上電極上開(kāi)設(shè)有多個(gè)方格通孔，作為腐蝕電容器上下電極間犧牲層的窗口；

步驟8）、在對(duì)電容器上電極、電容器下電極進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對(duì)犧牲層進(jìn)行各向同性的腐蝕，露出電容器下極板的引線及焊盤(pán)。

有益效果：本發(fā)明提供的電容式微電子氣壓傳感器，建立在單晶硅的密封腔體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且該密封腔體結(jié)構(gòu)是通過(guò)單晶硅外延生長(zhǎng)工藝形成的。相對(duì)于通過(guò)鍵合或者表面犧牲層工藝形成的密封腔體結(jié)構(gòu)，建立在單晶硅外延密封腔體工藝上的氣壓傳感器結(jié)構(gòu)具有制造工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，器件機(jī)械性能良好等特點(diǎn)。并且利用正面濺射和刻蝕工藝就可以完成對(duì)電容式氣壓傳感器器件的加工，加工工藝及步驟簡(jiǎn)單可靠。整個(gè)加工過(guò)程不會(huì)影響硅片正面已有的CMOS電路，例如溫度傳感器可以采用CMOS 加工工藝進(jìn)行加工，從而進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)芯片的單片智能化，同時(shí)減小了芯片的尺寸，降低了芯片的成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制作的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖中：襯底1、氧化硅2、氮化硅3、電容器下電極4、犧牲層5、電容器上電極6、密封腔體7、焊盤(pán)8。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做具體說(shuō)明：

實(shí)施例1：

如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的電容式微電子氣壓傳感器通過(guò)以下步驟制備：

（a）采用N型（100）單晶硅作為襯底1，通過(guò)各向異性反應(yīng)離子刻蝕RIE 工藝在單晶硅襯底1上刻蝕1-10μm淺槽；

（b）在對(duì)單晶硅襯底1淺槽側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對(duì)單晶硅襯底進(jìn)行各向同性腐蝕，為接下來(lái)的外延單晶硅封腔工藝做準(zhǔn)備；

（c）外延生長(zhǎng)單晶硅，在單晶硅襯底內(nèi)部形成了密封腔體7，腔體高約5μm；

（d）在單晶硅襯底1上表面依次生長(zhǎng)氧化硅2和氮化硅3，并光刻、腐蝕形成接觸孔；

（e）在氮化硅3表面濺射第一層金屬Al，光刻、腐蝕形成焊盤(pán)8、電互連線以及電容器下電極4；

（f）在氮化硅3和第一層金屬上濺射犧牲層材料（如磷硅玻璃），光刻、腐蝕形成犧牲層5；

（g）在氮化硅3和犧牲層5上濺射第二層金屬Al，光刻、腐蝕形成焊盤(pán)8、電互連線以及電容器上電極6，并在電容器上電極6上開(kāi)設(shè)有多個(gè)方格通孔，其作為腐蝕電容器上下電極間犧牲層的窗口；

（h）在對(duì)電容器上電極6、電容器下電極4進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對(duì)犧牲層5進(jìn)行各向同性的腐蝕，露出電容器下極板4的引線及焊盤(pán)8。

以上已以較佳實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。