一种压阻式MEMS传感器制作方法技术

本发明专利技术公开一种压阻式MEMS传感器制作方法，包括以下步骤：取P型单晶硅作为衬底，对衬底顶面各向异性腐蚀形成MEMS传感器所需的空腔；取第一SOI硅片，将第一SOI硅片的顶层硅与衬底顶面硅硅键合；去除第一SOI硅片的衬底硅与埋氧层；双面热氧化，形成上、下介质隔离层；在第一SOI硅片的顶层硅制作传感器敏感结构的主梁；取第二SOI硅片，将第二SOI硅片的顶层硅与上介质隔离层硅硅键合；去除第二SOI硅片的衬底硅与埋氧层；在第二SOI硅片的顶层硅制作传感器的压敏电阻区，形成压阻式MEMS传感器的敏感结构；本发明专利技术采用两片SOI硅片分别制作敏感结构的主梁与敏感梁，通过介质隔离层实现压敏电阻与衬底的介质隔离，避免了传统PN结隔离的缺陷，提高了传感器的耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种压阻式MEMS传感器制作方法
本专利技术涉及硅微机械传感器
，具体是一种压阻式MEMS传感器制作方法。
技术介绍
高g值MEMS加速度传感器常被用于苛刻的撞击、侵彻、冲击场合的加速度测试，在经历碰撞、侵彻等应用过程中，加速度传感器会受到各种高频信号的影响，为真实再现碰撞、侵彻等过程中的加速度信号细节，尽可能减小信号失真，对高g值MEMS加速度传感器的指标要求也越来越高，往往具有以下几点：1、高灵敏度；2、高共振频率，即实现高带宽；3、高可靠性：耐高压、高温、潮湿等恶劣工作环境；4、体积小、重量轻、功耗低。高g值MEMS加速度传感器的共振频率和灵敏度是决定传感器性能的关键指标，然而，传感器结构的共振频率与灵敏度是一对相互矛盾的指标，通常共振频率越高、灵敏度越低。现阶段，高g值MEMS加速度传感器的敏感结构设计中，通常采用三边固支板和直拉直压梁结构作为高g值MEMS加速度传感器的检测结构，可以同时获得高灵敏度和高共振频率，是性能较高的敏感结构设计。目前，通常是在N型硅基底上制作上述敏感结构，在敏感结构上进行压敏电阻区域分布，然后在压敏电阻区域进行硼离子注入形成压敏电阻。在这种制备方法中，压敏电阻与硅衬底之间是通过PN结进行隔离的，当工作温度偏高时，PN结的漏电流会显著增加，漏电流增加过大后会破坏反偏PN结的隔离作用，因此采用PN结隔离的高g值加速度计的温度系数相对较大，工作温度范围窄，在高温恶劣环境中，加速度计可靠性不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压阻式MEMS传感器制作方法，能够解决传统PN结隔离式的高g值MEMS加速度传感器在高温下可靠性差的问题，极大地提高传感器的耐高温能力；并且三轴敏感结构可以在同一硅片上形成，提高效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压阻式MEMS传感器制作方法，包括以下步骤：S1、取P型单晶硅作为衬底，采用湿法腐蚀对衬底顶面进行各向异性腐蚀，形成MEMS传感器所需的空腔；S2、取第一SOI硅片，将第一SOI硅片的顶层硅与衬底顶面硅硅键合；S3、去除第一SOI硅片的衬底硅与埋氧层；S4、双面热氧化，使第一SOI硅片的顶层硅顶面形成上介质隔离层、衬底底面形成下介质隔离层；S5、采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第一SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器敏感结构的主梁；S6、取第二SOI硅片，将第二SOI硅片的顶层硅与上介质隔离层硅硅键合；S7、去除第二SOI硅片的衬底硅与埋氧层；S8、第二SOI硅片的顶层硅作为MEMS传感器敏感结构的敏感梁，采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第二SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器的压敏电阻区，形成压阻式MEMS传感器的敏感结构。本专利技术的有益效果是：采用两片SOI硅片，分别制作MEMS传感器敏感结构的主梁与敏感梁，主梁与敏感梁之间通过介质隔离层相隔离，实现压敏电阻与衬底的介质隔离，从而避免了传统PN结隔离的缺陷，提高了传感器的耐高温性能；另外，采用SOI硅片，使主梁与敏感梁的尺寸能够精确控制，有利于对敏感结构几何参数的优化。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1是本专利技术步骤S1的示意图；图2是本专利技术步骤S2的示意图；图3是本专利技术步骤S3的示意图；图4是本专利技术步骤S4的示意图；图5是本专利技术步骤S5的示意图；图6是本专利技术步骤S6的示意图；图7是本专利技术步骤S7的示意图；图8是本专利技术步骤S8的示意图。具体实施方式本专利技术提供一种压阻式MEMS传感器制作方法，包括以下步骤：S1、如图1所示，取P型单晶硅作为衬底1，采用湿法腐蚀对衬底1顶面进行各向异性腐蚀，形成MEMS传感器所需的空腔2；S2、结合图2所示，取第一SOI硅片3，将第一SOI硅片3的顶层硅3a与衬底1顶面硅硅键合；S3、结合图3所示，采用湿法腐蚀或ICP刻蚀等工艺，去除第一SOI硅片3的衬底硅3b与埋氧层3c；S4、结合图4所示，采用双面热氧化，制作SiO2层，使第一SOI硅片3的顶层硅3a顶面形成上介质隔离层4、衬底1底面形成下介质隔离层5；S5、结合图5所示，采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第一SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器敏感结构的主梁6；S6、结合图6所示，取第二SOI硅片7，将第二SOI硅片7的顶层硅7a与上介质隔离层4硅硅键合；S7、结合图7所示，采用湿法腐蚀或ICP刻蚀等工艺，去除第二SOI硅片7的衬底硅7b与埋氧层7c；S8、结合图8所示，第二SOI硅片的顶层硅作为MEMS传感器敏感结构的敏感梁，采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第二SOI硅片的顶层硅7a制作MEMS传感器的压敏电阻区8，形成压阻式MEMS传感器的敏感结构。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压阻式MEMS传感器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取P型单晶硅作为衬底，采用湿法腐蚀对衬底顶面进行各向异性腐蚀，形成MEMS传感器所需的空腔；S2、取第一SOI硅片，将第一SOI硅片的顶层硅与衬底顶面硅硅键合；S3、去除第一SOI硅片的衬底硅与埋氧层；S4、双面热氧化，使第一SOI硅片的顶层硅顶面形成上介质隔离层、衬底底面形成下介质隔离层；S5、采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第一SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器敏感结构的主梁；S6、取第二SOI硅片，将第二SOI硅片的顶层硅与上介质隔离层硅硅键合；S7、去除第二SOI硅片的衬底硅与埋氧层；S8、采用光刻与ICP深硅刻蚀工艺，在第二SOI硅片的顶层硅制作MEMS传感器的压敏电阻区，形成压阻式MEMS传感器的敏感结构。

【技术特征摘要】
1.一种压阻式MEMS传感器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取P型单晶硅作为衬底，采用湿法腐蚀对衬底顶面进行各向异性腐蚀，形成MEMS传感器所需的空腔；S2、取第一SOI硅片，将第一SOI硅片的顶层硅与衬底顶面硅硅键合；S3、去除第一SOI硅片的衬底硅与埋氧层；S4、双面热氧化，使第一SOI硅片的顶层硅顶面形成上介质隔离层、衬底底面形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻磊，何凯旋，郭群英，王新龙，张胜兵，
申请(专利权)人：北方电子研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34