一种MEMS传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MEMS传感器及其制备方法，其中，MEMS传感器的制备方法包括：制备器件层的压电电阻与金属线，并预释放质量块与悬臂梁；制备上盖板并将所述上盖板与上述所述器件层键合；释放所述质量块及所述悬臂梁；制备下盖板并将所述下盖板与所述器件层键合，制得所述MEMS传感器。通过上述方式，本发明专利技术的MEMS传感器能够有效降低零点输出。

A MEMS sensor and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS传感器及其制备方法
本专利技术涉及机械电子
，特别是涉及一种MEMS传感器及其制备方法。
技术介绍
MEMS传感器即微机电系统(MicroelectroMechanicalSystems)，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，目前，MEMS传感器广泛应用于汽车、飞机、航天等领域。请参阅图1，现有技术中的MEMS传感器的一种制备方法，包括如下步骤：步骤S11，对器件层1的衬底层2进行深硅刻蚀工艺以形成质量块3；步骤S12，进行硅硅键合处理，以将器件层1与下盖板4键合；步骤S13，进行掺杂引线以形成压电电阻5与金属线6；步骤S14，质量块3与悬臂梁7的释放；步骤S15，将上盖板8与器件层1键合。然而，本申请专利技术人经过长期研究，发现上述制备方法中，在进行硅硅键合的过程中，衬底层2会产生应力，即衬底层2内的原子的力学、电学以及几何形态会发生变化，而质量块3与悬臂梁7释放步骤后使得衬底层4恢复至初始状态，如此，掺杂引线步骤前后衬底层2所处的状态不一致，会使得MEMS传感器具有较大的零点输出。
技术实现思路
本专利技术提供一种MEMS传感器及其制备方法，主要解决现有技术问题中会产生较大的零点输出的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种MEMS传感器的制备方法，包括：制备器件层的压电电阻与金属线，并预释放质量块与悬臂梁；制备上盖板并将所述上盖板与上述所述器件层键合；释放所述质量块及所述悬臂梁；制备下盖板并将所述下盖板与所述器件层键合，制得所述MEMS传感器。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种MEMS传感器，所述MEMS传感器为上述所述的制备方法所得到的。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施方式提供的MEMS传感器的制备方法中是先制备压电电阻，再进行上盖板与器件层的键合步骤、质量块与悬臂梁的释放步骤，如此，上盖板与器件层的键合步骤中所受到的应力会在悬臂梁释放后消除，使得制备压电电阻的步骤前后器件层中衬底层所处的状态相同，能够大幅降低由于悬臂梁的释放所导致的高零点输出，使得后端电路和处理变得简捷易性，大大提高了MEMS传感器的性能。附图说明图1是现有技术中的MEMS传感器的制备方法中的结构流程示意图；图2是本专利技术实施方式提供的MEMS传感器的制备方法流程示意图；图3是图2所示的流程示意图中步骤S10的具体步骤流程示意图；图4是图3所示的流程示意图中完成步骤S102后的结构示意图；图5是图3所示的流程示意图中步骤S103的结构流程示意图；图6是图3所示的流程示意图中步骤S104的结构流程示意图；图7是图3所示的流程示意图中步骤S105的结构流程示意图；图8是完成步骤S105后器件层的结构示意图；图9是图2所示的流程示意图中步骤S20的结构流程示意图；图10是图8所示的器件层形成第一金属层后的结构示意图；图11是完成步骤S20后进一步进行减薄处理后的结构示意图；图12是图2所示的流程示意图中步骤S30的结构流程示意图；图13是完成步骤S30后的器件层的另一角度的结构示意图；图14是图2所示的流程示意图中步骤S40的结构流程示意图；图15是图13所示的器件层形成第二金属层后的结构示意图；图16是本专利技术实施方式提供的MEMS传感器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。请参阅图2，本专利技术实施方式提供一种MEMS传感器100的制备方法，包括如下步骤:步骤S10，制备器件层10的压电电阻15与金属线50，并预释放质量块16与悬臂梁17。具体的，请结合参阅图3，制备器件层10的压电电阻15与金属线50，并预释放质量块16与悬臂梁17的步骤包括：步骤S101，提供衬底层11，用于制备MEMS传感器100的器件层10，衬底层11包括第一硅层111、第二硅层112以及夹设于第一硅层111与第二硅层112之间的绝缘层113。本实施方式中，衬底层11可以是绝缘层上硅(SOI)，绝缘层113的材料可以是二氧化硅。步骤S102，请结合参阅图4，于衬底层11的第一硅层111上形成二氧化硅层30。本实施方式中，通过热氧化工艺于衬底层11的第一硅层111上形成二氧化硅层30。当然，在其它实施方式中，还可以通过其它的方式形成二氧化硅层30，在此不做限定。步骤S103，请结合参阅图5，向第一硅层111的预设区域注入离子，例如硼离子，形成掺杂区域14，用于形成器件层10的压电电阻15。其中，向第一硅层111的预设区域注入离子的步骤具体包括：对二氧化硅层30进行第一光刻，使得预设区域对应的二氧化硅层30裸露于第一光刻胶41；向二氧化硅层30注入离子，进而向预设区域内注入离子；去除第一光刻胶41。其中，预设区域定义为第一硅层111中用于形成压电电阻15的区域。可以理解，硅层中的硅晶体结构是有序排列的，且硅晶体结构内部的缝隙也是有序排布，若离子直接垂直注入至第一硅层111中，易使得离子从第一硅层111的顶部直接注入到第一硅层111的底部，本实施方式中，通过将离子先注入至二氧化硅层30进而进入至第一硅层111中，一方面，二氧化硅层30的结构内部的缝隙较小，使得离子经过二氧化硅层30再扩散至预设区域之后的排布更为均匀、分散，另一方面，由于是由二氧化硅层30扩散至第一硅层111中，能够有效限制离子的流向，防止离子直接流至第一硅层111的底部。其中，掺杂区域14内的离子的浓度范围为3×1018～8×1018个/cm3，例如3×1018个/cm3、5×1018个/cm3或8×1018个/cm3等。在一实施方式中，向第一硅层111的预设区域注入离子的步骤之后，进一步包括：进行退火处理，以激活掺杂区域14内的离子，以形成压电电阻15。可以理解，进行退火处理前，掺杂区域14内的离子是不规律分布的，不具有电学性能，而进行退火处理后，即通过高温将离子活化，使得掺杂区域14具有较佳的电学性能。步骤S104，请结合参阅图6，于二氧化硅层30上形成金属线50，金属线50的一端贯穿二氧化硅层30并与掺杂区域14电性连接。其中，于二氧化硅层30上形成金属线50的步骤具体包括：对二氧化硅层30进行第二光刻，使得二氧化硅层30上的第一待刻蚀区域裸露于第二光刻胶42；刻蚀第一待刻蚀区域，以形成贯穿二氧化硅层30的通孔31，其中部分掺杂区域14裸露于通孔31；去除第二光刻胶4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS传感器的制备方法，其特征在于，包括：/n制备器件层的压电电阻与金属线，并预释放质量块与悬臂梁；/n制备上盖板并将所述上盖板与上述所述器件层键合；/n释放所述质量块及所述悬臂梁；/n制备下盖板并将所述下盖板与所述器件层键合，制得所述MEMS传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS传感器的制备方法，其特征在于，包括：
制备器件层的压电电阻与金属线，并预释放质量块与悬臂梁；
制备上盖板并将所述上盖板与上述所述器件层键合；
释放所述质量块及所述悬臂梁；
制备下盖板并将所述下盖板与所述器件层键合，制得所述MEMS传感器。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备器件层的压电电阻与金属线并预释放质量块与悬臂梁的步骤包括：
提供衬底层，用于制备所述MEMS传感器的器件层，所述衬底层包括第一硅层及第二硅层；
于所述衬底层的所述第一硅层上形成二氧化硅层；
向所述第一硅层的预设区域注入离子，形成掺杂区域，用于形成所述器件层的压电电阻；
于所述二氧化硅层上形成金属线，所述金属线的一端贯穿所述二氧化硅层并与所述掺杂区域电性连接；
于所述二氧化硅层上形成第一凹槽，以预释放所述悬臂梁与所述质量块。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述向所述第一硅层的预设区域注入离子的步骤具体包括：
对所述二氧化硅层进行第一光刻，使得所述预设区域对应的所述二氧化硅层裸露于第一光刻胶；
向所述二氧化硅层注入离子，进而向所述预设区域内注入离子；
去除所述第一光刻胶。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述于所述二氧化硅层上形成金属线的步骤具体包括：
对所述二氧化硅进行第二光刻，使得所述二氧化硅层上的第一待刻蚀区域裸露于第二光刻胶；
刻蚀所述第一待刻蚀区域，以形成贯穿所述二氧化硅层的通孔，其中部分所述掺杂区域裸露于所述通孔；
去除所述第二光刻胶；
在所述二氧化硅层上形成导电层，部分导电材料填充至所述通孔中；
进行金属合金化处理；
对所述导电层进行图案化处理，形成所述金属线。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述于所述二氧化硅层上形成第一凹槽的步骤具体包括：
在所述二氧化硅层上进行第三光刻，使得所述二氧化硅层上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮盛杰，
申请(专利权)人：上海途擎微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31