Mems谐振式压力传感器及制造工艺的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器领域，确切的说，涉及一种MEMS谐振式压力传感器及制造工艺。
【背景技术】
[0002]微压力传感器(Micropressure Sensor)是微传感器的一种,它是最早开始研制的微机械产品，也是微机械技术中最成熟、最早开始产业化的产品。其原理是将压力(被测量)转换成电信号(例如电压、电流)输出的器件。最常见的微压力传感器有压阻式、电容式、谐振式三种。
[0003]基于MEMS(Micro-electromechanical Systems,微机电系统)技术的??圭微谐振式压力传感器是目前精度最高的硅微压力传感器，它通过检测物体的固有频率间接测量压力，为准数字信号输出。其精度主要受结构机械特性的影响，因此其抗干扰能力强，性能稳定。除此之外，硅微谐振式压力传感器还具有响应快、频带快、结构紧凑、体积小、重量轻、可批量生产等众多优点，目前已广泛应用于工业控制、临床医疗、生物检测、航天、军事等精密机械领域，因此一直是各国研究和开发的重点。
[0004]现有的谐振式压力传感器制造工艺中，对于芯体部分制作工艺，谐振子及压力敏感膜的制备工艺十分复杂且难于控制。另外，传统工艺通常是在上极板平面上做好激励金属电极和检测金属电极，与谐振子之间形成静电激励和电容拾振结构；然后通过玻璃浆料键合(利用了玻璃浆料的绝缘性能)将激励金属电极和检测金属电极引线引到键合芯片外部，由于玻璃浆料一般采用丝网印刷工艺，其厚度很难受控制，这样不但整个工艺很复杂，同时增大了芯片面积，进而降低工艺的适用性。
[0005]因此，在依据现有技术的前提下，如何简化谐振式压力传感器的制备流程并提高压力传感器的精度为本领域技术人员所致力研究的方向。
【发明内容】
[0006]根据现有技术的不足，本发明提供了一种MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，包括如下步骤:
[0007]步骤S100:提供一上极板，所述上极板中形成有第一沟槽，所述第一沟槽底部设置有若干对通孔，每对所述通孔均贯穿所述上极板的正面至反面，且该上极板的正反两面均设置有若干间隔断开的金属电极，任意一对通孔均设置于上极板正反两面的一组在竖直方向上重叠的两个金属电极之间；
[0008]步骤S200:提供一具有谐振腔的??圭敏感结构；
[0009]步骤S300:提供一下极板，所述下极板形成有第二沟槽，所述第二沟槽底部设置有一导压孔，所述导压孔贯穿所述下极板的正面至反面；
[0010]步骤S400:将所述上极板和下极板分别键合在所述硅敏感结构的正反两面，所述第一沟槽和所述第二沟槽均朝向所述硅敏感结构，且所述第一沟槽和第二沟槽夹持在谐振腔的上下两侧。
[0011]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，制备形成所述上极板包括如下步骤:
[0012]步骤S110:提供第一晶圆，制备第一氧化层覆盖在所述第一晶圆的正面和反面，进行图案化工艺，在第一晶圆的正面形成若干凸台，相邻凸台之间形成所述第一沟槽，移除剩余的第一氧化层；
[0013]步骤S120:于所述第一沟槽底部制备若干对通孔，并在各所述通孔内填充多晶硅层；
[0014]步骤S130:对第一晶圆的反面进行减薄至各所述通孔的底部；
[0015]步骤S140:在第一晶圆的正面制备第一金属电极，并在第一晶圆的反面制备第二金属电极；
[0016]步骤S150:于所述凸台的顶部沉积键合金属层。
[0017]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述步骤S120具体包括:
[0018]步骤S121:沉积第二氧化层覆盖在第一晶圆的正反两面，进行图案化工艺，在相邻凸台之间的第二氧化层中形成若干对开口，并利用所述开口向下进行刻蚀至所述第一晶圆中，在第一沟槽底部形成若干对通孔，移除剩余的第二氧化层；
[0019]步骤S122:沉积低压氧化层将第一晶圆的正反两面进行覆盖，且该低压氧化层同时覆盖在各所述通孔表面；
[0020]步骤S123:沉积多晶硅层覆盖在所述低压氧化层的表面，并将各所述通孔进行填充；
[0021]步骤S124:移除部分所述多晶硅层及低压氧化层，保留位于各所述通孔内的多晶硅层及低压氧化层。
[0022]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述低压氧化层为TE0S。
[0023]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述步骤S140包括:
[0024]步骤S141:沉积第二氧化层将减薄后的第一晶圆的正反两面予以覆盖，进行图案化工艺，移除部分第三氧化层，以将每对所述通孔的顶部和底部均予以暴露；
[0025]步骤S142:在第一晶圆正面沉积金属层并进行图案化工艺，在第一晶圆正面形成第一金属电极，以及
[0026]在第一晶圆反面沉积金属层并进行图案化工艺，在第一晶圆反面形成第二金属电极。
[0027]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，制备所述硅敏感结构包括如下步骤:
[0028]步骤S210:提供第二晶圆，制备第四氧化层覆盖在所述第二晶圆的正反两面，进行图案化工艺，于所述第二晶圆中形成若干应力隔离槽以及一谐振腔图形，所述谐振腔图形贯穿所述第二晶圆的正面至反面，移除剩余的第四氧化层，剩余的第二晶圆作为谐振子；
[0029]步骤S220:提供第四晶圆和第五晶圆，在所述第四晶圆正面制备有谐振叶片，在所述第五晶圆正面制备有压力敏感膜；
[0030]步骤S230:将所述第四晶圆的正面键合在所述谐振子的正面，并将所述第五晶圆的正面键合在所述谐振子的反面，剥离所述第四晶圆和所述第五晶圆，以将所述第四晶圆正面的谐振叶片以及所述第五晶圆正面的压力敏感膜分别转移至所述谐振子的正面和反面。
[0031 ] 上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，采用Κ0Η溶剂或TMAH溶剂刻蚀所述第二晶圆以形成所述应力隔离槽和谐振腔图形。
[0032]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述第四晶圆和第五晶圆均为SOI晶圆。
[0033]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述谐振叶片和所述压力敏感膜均为掺杂有硼的硅层。
[0034]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述应力隔离槽包括位于所述谐振子正面的若干第一隔离槽及位于所述谐振子反面的若干第二隔离槽。
[0035]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述谐振叶片和所述压力敏感膜之间形成所述谐振腔；
[0036]所述谐振叶片跨越所述谐振腔的顶部开口，所述压力敏感膜将所述谐振腔底部开口予以封闭，且该压力敏感膜不将所述应力隔离槽的开口予以封闭。
[0037]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，制备所述下极板的步骤包括:
[0038]步骤S310:提供第二晶圆，制备第五氧化层覆盖在所述第二晶圆的正反两面，进行图案化工艺，在所述第三晶圆的正面形成第二沟槽，剥离剩余的第五氧化层；
[0039]步骤S320:制备第六氧化层将第三晶圆的正反两面进行覆盖，进行图案化工艺，在所述第二沟槽的底部形成一导压孔，所述导压孔贯穿所述第三晶圆的正面至反面，移除剩余的第六氧化层；
[0040]步骤S330:制备第七氧化层将第二晶圆暴露的表面进行覆盖；
[0041]步骤S340:在第三晶圆的正面顶部沉积键合金属层。
[0042]上述的MEMS谐振式压力传感器制造工艺，其中，所述方法还包括:
[0043]步骤S500:将一导压管键合在所述下极板的反面，并进行封装工艺；
[0044]其中，所述导压管键合在所述导压孔的开口处。
[0045]同时本发明还提供了一种MEMS谐振式压力传感器，其中，所述MEMS谐振式压力传感器包括:
[0046]上极板，所述上极板中形成有第一沟槽，所述第一沟槽底部设置有若干对通孔，每对所述通孔均贯穿所述上极板的正面至反面，且该上极板的正反两面均设置有若干间隔断开的金属电极，任意一对通孔皆设置于上极板正反两面的一组在竖直方向上重叠的两个金属电极之间；
[0047]一具有谐振腔的硅敏感结构；
[0048]下极板，所述下极板形成有第二沟槽，所述第二沟槽底部设置有一导压孔，所述导压孔贯穿所述下极板的正面至反面；
[0049]所述上极板和下极板分别键合在所述硅敏感结构的正反两面，所述第一沟槽和所述第二沟槽均朝向所述硅敏感结构，且所述第一沟槽和第二沟槽夹持在谐振腔的上下两侧。
[0050]上述的MEMS谐振式压力传感器，其中，所述上极板正面形成有若干凸台，相邻凸台之间形成所述第一沟槽，所述第一沟槽底部的通孔内填充有多晶硅层，各所述金属电极均与所述通孔内填充的多晶硅层接触；
[0051 ] 所述上极板表面覆盖有氧化层，且位于凸台的顶部还覆盖有键合金属层。
[0052]上述的MEMS谐振式压力传感器，其中，所述通孔与所述多晶硅层之间还设置有一低压氧化层，且该低压氧化层为TE0S。
[0053]上述的MEMS谐振式压力传感器，其中，所述硅敏感结构包括一谐振子，所述谐振子的正面设置有谐振叶片，所述谐振子的反面