一种基于MEMS的双梁式微压感测芯体及其制备工艺的制作方法

技术特征：
1.一种基于mems的双梁式微压感测芯体，包括压力感测芯体(1)和金属焊盘(2)、互联引线(3)、压阻条(4)、敏感薄膜(8)、钝化层(9)、绝缘层(10)、背腔(11)、支撑基底支撑(12)，其特征在于：所述压力感测芯体(1)上除了用于后续引线键合的金属焊盘(2)区域外，其余均被表面钝化层(9)覆盖，金属焊盘(2)与互联引线(3)将四个压阻条(4)以开环的惠斯通形式连接起来，所述压阻条(4)包括横向压阻条(4-1)与纵向压阻条(4-2)，被布置在敏感薄膜(8)的应力集中区域，敏感薄膜(8)悬空于背腔(11)之上且通过支撑基底支撑(12)，压阻条(4)与互联引线(3)之间除了触点位置外，其余均被绝缘层(10)隔开，敏感薄膜(8)上有通过刻蚀形成的凹槽(7)、凸起中心块(5)和双梁式结构(6)。2.根据权利要求1所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：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字形结构的空腔，作为压力感测芯体(1)的背腔(11)；b)利用键合工艺，在形成背腔(11)的硅晶圆上键合用于制备敏感薄膜(8)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(4)，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；e)利用腐蚀工艺将敏感薄膜层上的氧化硅层腐蚀掉，利用mems薄膜沉积工艺在单晶硅压力敏感薄膜上沉积形成绝缘层(10)，厚度为450nm；并利用刻蚀工艺在绝缘层(10)上开出压阻条(4)的端点电学接触孔；利用mems薄膜沉积工艺在绝缘层(10)上沉积形成al金属薄膜，并通过图形化工艺然后刻蚀形成金属互联引线，然后利用退火工艺以确保压阻条(4)与金属al之间的欧姆接触区的形成；f)图形化工艺后，通过刻蚀工艺在敏感薄膜层正面，刻蚀出相应的应力集中的凹槽；g)利用mems薄膜沉积工艺在图形化互联引线(3)的上一层沉积形成表面钝化层(9)，厚度约为500nm；h)利用刻蚀工艺在表面钝化层(9)上开出四个图形化金属引线(3)的pad位置处与外部进行打线的电极孔，可选地，背部硅基底的机械减薄可根据制备压力感测芯体(1)的应用类型选择减薄和不减薄，若为绝压类型则不必减薄，若为差压类型，则减薄背部基底，至背腔(11)可与外界连通为止。3.根据权利要求2所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：所述a)步骤中的腐蚀背腔(11)工艺选用湿法腐蚀工艺。4.根据权利要求2所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：所述b)步骤中的键合工艺为熔融键合工艺。5.根据权利要求2所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：所述d)步骤中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(4)，根据工艺情况省略浓硼掺杂工艺，将压阻条(4)区域直接与金属引线(3)互联。6.根据权利要求2所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：所述d)步骤中的mems薄膜沉积工艺为热氧化工艺、低压化学气相沉积工艺、等离子增强
化学气相沉积工艺中的一种。7.根据权利要求2所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：所述e)步骤中的mems金属薄膜沉积工艺为溅射沉积工艺、电子束蒸发沉积工艺、加热蒸发沉积工艺中的一种。8.根据权利要求2所述的一种基于mems的双梁式微压感测芯体的制备工艺，其特征在于：所述e)、f)、h)步骤中的刻蚀工艺为干法离子刻蚀工艺、气相腐蚀工艺、湿法各向异性腐蚀工艺、湿法各向同性腐蚀工艺中的一种。

技术总结
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。率。率。


技术研发人员：高峰 卜献宝 赵恺 曹凯聪 胡振朋
受保护的技术使用者：明石创新产业技术研究院有限公司
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/4/5