本发明专利技术提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法，方法包括：提供衬底；在衬底沿其厚度方向的第一表面形成预定深度的腔体；在衬底的第一表面以及腔体中形成牺牲层，并对牺牲层进行平坦化处理；在平坦化处理后的牺牲层上形成支撑层，图形化支撑层获得第一过孔；通过第一过孔去除掉腔体中的牺牲层，形成空腔；在图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对空腔进行真空密封，形成真空密封腔；在密封绝缘层上形成压敏单元，压敏单元与真空密封腔相对应，以制备得到压力传感器。本发明专利技术不需要制作硅杯，也无需键合工艺，可在制备过程中直接进行晶圆级真空密封，制作简单，可靠性高，大大提高器件的一致性，降低成本，提高封装效率。提高封装效率。提高封装效率。
【技术实现步骤摘要】
具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法
[0001]本专利技术属于压力传感器
，具体涉及一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法。
技术介绍
[0002]压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
[0003]传统具有真空腔结构的压力传感器，先要腐蚀出硅杯，然后利用硅玻阳极键合或者硅硅键合来形成真空密封腔，制作复杂，成本较高。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法。
[0005]本专利技术的一个方面，提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器的制备方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底沿其厚度方向的第一表面形成预定深度的腔体；在所述衬底的所述第一表面以及所述腔体中形成牺牲层，并对所述牺牲层进行平坦化处理；在所述平坦化处理后的牺牲层上形成支撑层，图形化所述支撑层获得第一过孔；通过所述第一过孔去除掉所述腔体中的牺牲层，形成空腔；在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对所述空腔进行真空密封，形成真空密封腔；在所述密封绝缘层上形成压敏单元，所述压敏单元与所述真空密封腔相对应，以制备得到所述压力传感器。
[0006]在一些可选地实施方式中，所述在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，包括：采用高密度等离子体化学气相淀积技术，在所述图形化后的支撑层上沉积硅酸乙酯，形成所述密封绝缘层。
[0007]在一些可选地实施方式中，所述高密度范围为10
11
~10
12 /cm3（2~10mT）。
[0008]在一些可选地实施方式中，所述密封绝缘层的厚度范围为2μm ~10μm。
[0009]在一些可选地实施方式中，所述通过所述第一过孔去除掉所述腔体中的牺牲层，形成空腔，包括：通过所述第一过孔向所述腔体内提供氟化氢等离子气体，以刻蚀掉所述腔体中的牺牲
层，形成所述空腔，其中，所述第一过孔的直径范围为0.5μm ~0.8μm。
[0010]在一些可选地实施方式中，所述在所述密封绝缘层上形成压敏单元，包括：在所述密封绝缘层上形成多晶硅层；在所述多晶硅层中形成压敏电阻层；对所述压敏电阻层进行刻蚀，得到压敏电阻以及环绕所述压敏电阻设置的电阻隔离环；在所述多晶硅层和所述压敏电阻上形成绝缘钝化层，图形化所述绝缘钝化层形成第二过孔；在所述图形化后的绝缘钝化层上形成金属引线，所述金属引线通过所述第二过孔与所述压敏电阻电连接。
[0011]本专利技术的另一个方面，提供一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器，所述压力传感器包括：衬底，所述衬底沿其厚度方向的第一表面设置有空腔；牺牲层，所述牺牲层设置在所述第一表面除所述空腔以外的位置处；支撑层，所述支撑层设置在所述牺牲层和所述空腔上，所述支撑层上设置有第一过孔；密封绝缘层，所述密封绝缘层设置在所述支撑层上，以密封所述空腔，获得真空密封腔；压敏单元，所述压敏单元设置在所述密封绝缘层上，所述压敏单元与所述真空密封腔相对应。
[0012]在一些可选地实施方式中，所述密封绝缘层的材料为硅酸乙酯。
[0013]在一些可选地实施方式中，所述密封绝缘层的厚度范围为2μm ~10μm。
[0014]在一些可选地实施方式中，所述压敏单元包括：多晶硅层，所述多晶硅层设置在所述密封绝缘层上；压敏电阻，所述压敏电阻设置在所述多晶硅层中；电阻隔离环，所述电阻隔离环围设在所述压敏电阻四周；绝缘钝化层，所述绝缘钝化层设置在所述多晶硅层和所述压敏电阻上，并且所述绝缘钝化层上设置有第二过孔；金属引线，所述金属引线设置在所述绝缘钝化层上，并通过所述第二过孔与所述压敏电阻电连接。
[0015]本专利技术提供的一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器及其制备方法，不需要制作硅杯，也不需要利用键合工艺，可以在制备过程中直接进行晶圆级真空密封，制作简单，可靠性高，大大提高了器件的一致性，降低了成本，提高了封装效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一实施例的一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器的制备方法的流程图；图2为本专利技术另一实施例的一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器的结构示意图。
~0.8μm。
[0029]示例性的，如图2所示，在本步骤中，可以通过第一过孔131向腔体内提供氟化氢等离子气体，以刻蚀掉腔体中的牺牲层，形成空腔140。当然，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他方法通过第一过孔131去除掉腔体中的牺牲层，形成空腔140，本实施例对此并不限制。第一过孔131的直径可以为0.5μm，也可以为0.6μm、0.7μm或者0.8μm等等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，本实施例对此并不限制。
[0030]S160、在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对所述空腔进行真空密封，形成真空密封腔。
[0031]优选的，在本步骤中，可以采用高密度等离子体化学气相淀积技术，在所述图形化后的支撑层上沉积硅酸乙酯，形成所述密封绝缘层。
[0032]示例性的，如图2所示，在本步骤中，可以采用高密度等离子体化学气相淀积技术，在图形化后的支撑层130上沉积硅酸乙酯，形成密封绝缘层150，从而对空腔140进行真空密封，形成真空密封腔。当然，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他方法或者其他材料在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对所述空腔进行真空密封，形成真空密封腔。
[0033]本实施例采用的高密度等离子体化学气相淀积技术具有卓越的填孔能力，填孔的深宽比可以达到4:1，并且能够提供稳定的沉积质量以及可靠的电学特性。
[0034]优选的，所述高密度范围为10
11
~10
12 /cm3（2~10mT）。
[0035]优选的，所述密封绝缘层的厚度范围为2μm ~10μm。
[0036]示例性的，如图2所示，密封绝缘层150的厚度范围可以为2μm ~10μm，当然，本领域技术人员也可以根据实际需要进行设置，本实施例对此并不限制。
[0037]S170、在所述密封绝缘层上形成压敏单元，所述压敏单元与所述真空密封腔相对应，以制备得到所述压力传感器。
[0038]优选的，所述在所述密封绝缘层上形成压敏单元，包括：在所述密封绝缘层上形成多晶硅层。
[0039]示例性的，如图2所示，在本步骤中，可以利用外延生长技术在密封绝缘层150上外延一层多晶硅，形成多晶硅层160。多晶硅层160的厚度范围可以是1μm~50μm，本领域技术人员也可以根据实际需要进行设置。多晶硅层160的掺杂浓度可以为3*10
16
~5*10
16本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有晶圆级自密封真空腔结构的压力传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底沿其厚度方向的第一表面形成预定深度的腔体；在所述衬底的所述第一表面以及所述腔体中形成牺牲层，并对所述牺牲层进行平坦化处理；在所述平坦化处理后的牺牲层上形成支撑层，图形化所述支撑层获得第一过孔；通过所述第一过孔去除掉所述腔体中的牺牲层，形成空腔；在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，以对所述空腔进行真空密封，形成真空密封腔；在所述密封绝缘层上形成压敏单元，所述压敏单元与所述真空密封腔相对应，以制备得到所述压力传感器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述图形化后的支撑层上形成密封绝缘层，包括：采用高密度等离子体化学气相淀积技术，在所述图形化后的支撑层上沉积硅酸乙酯，形成所述密封绝缘层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高密度范围为10
11
~10
12 /cm3（2~10mT）。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封绝缘层的厚度范围为2μm ~10μm。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一过孔去除掉所述腔体中的牺牲层，形成空腔，包括：通过所述第一过孔向所述腔体内提供氟化氢等离子气体，以刻蚀掉所述腔体中的牺牲层，形成所述空腔，其中，所述第一过孔的直径范围为0.5μm ~0.8μm。6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述密封绝缘层上形成压敏单元，包括：在所述密封绝缘层上形...
【专利技术属性】
技术研发人员：李维平，李晓波，兰之康，
申请(专利权)人：南京高华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。