一种MEMS压阻式压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种MEMS压阻式压力传感器及其制备方法，MEMS压阻式压力传感器包括衬底、第一氧化层、第二氧化层和压敏电阻；所述第一氧化层包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述第一平面的上方并平行于所述第一平面；所述第二区域的一端连接所述衬底，另一端连接所述第一区域；所述衬底、所述第一区域、所述第二区域之间围合构成中空的腔室，且至少部分所述第二区域倾斜设置；在所述第一氧化层和所述第二氧化层之间夹设所述压敏电阻，且所述压敏电阻沿所述第二区域的倾斜面敷设。本发明专利技术的一个技术效果在于，结构设计合理，不仅能够有效地缩小MEMS压阻式压力传感器的尺寸，还有助于提升MEMS压阻式压力传感器的灵敏度。助于提升MEMS压阻式压力传感器的灵敏度。助于提升MEMS压阻式压力传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压阻式压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于微机电系统
，具体涉及一种MEMS压阻式压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]在压力检测领域，MEMS压阻式压力传感器凭借其尺寸小、性能优良和加工工艺成熟等特点占据着压力传感器市场的主要份额。传统MEMS压阻式压力传感器的结构主要包括压力敏感薄膜以及设置在压力敏感薄膜上的压敏电阻，压力敏感薄膜通常呈水平布局的方式。
[0003]但是，对于现有MEMS压阻式压力传感器，存在着灵敏度与微型化之间的矛盾。这是因为，增加压敏电阻的尺寸和增加敏感膜的面积，有助于提高传感器灵敏度；然而，增加压敏电阻的尺寸和增加敏感膜的面积，则会导致传感器整体面积的增大，从而不利于传感器的微型化。
[0004]因此，如何同时提升传感器的灵敏度与微型化能力是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]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MEMS压阻式压力传感器及其制备方法的新技术方案。
[0006]根据本申请的第一方面，提供了一种MEMS压阻式压力传感器，包括：
[0007]衬底，所述衬底具有第一平面；
[0008]第一氧化层，所述第一氧化层包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述第一平面的上方并平行于所述第一平面；所述第二区域的一端连接所述衬底，另一端连接所述第一区域；所述衬底、所述第一区域、所述第二区域之间围合构成中空的腔室，且至少部分所述第二区域倾斜设置；
[0009]第二氧化层和压敏电阻，所述第二氧化层设置于所述第二区域的靠近所述腔室的一侧，在所述第一氧化层和所述第二氧化层之间夹设所述压敏电阻，且所述压敏电阻沿所述第二区域的倾斜面敷设。
[0010]可选地，MEMS压阻式压力传感器还包括欧姆接触和焊盘；
[0011]所述焊盘设置于所述衬底，所述欧姆接触设置于所述第二区域和所述第二氧化层之间并与所述压敏电阻接触，所述压敏电阻通过所述欧姆接触与所述焊盘电连接。
[0012]可选地，部分所述第二区域平行于所述第一平面；
[0013]所述欧姆电阻设置于所述第二区域的与所述第一平面平行的位置处。
[0014]可选地，MEMS压阻式压力传感器还包括键合层，所述键合层位于所述腔室内；
[0015]所述第二区域的靠近所述衬底的一端、所述第二氧化层、所述衬底之间连接所述键合层。
[0016]可选地，所述键合层、所述欧姆接触、所述压敏电阻的材质均为多晶硅。
[0017]可选地，所述第二区域倾斜设置的部分包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁围合构成四棱锥台状结构；
[0018]所述第一侧壁的内表面、所述第二侧壁的内表面、所述第三侧壁的内表面和所述第四侧壁的内表面分别敷设有所述压敏电阻。
[0019]可选地，位于所述第一侧壁的内表面的压敏电阻从所述第一侧壁的顶部至底部沿所述第一侧壁的宽度方向蜿蜒延伸；
[0020]位于所述第二侧壁的内表面的压敏电阻从所述第二侧壁的顶部至底部沿所述第二侧壁的宽度方向蜿蜒延伸；
[0021]位于所述第三侧壁的内表面的压敏电阻从所述第一侧壁的顶部至底部沿所述第三侧壁的宽度方向蜿蜒延伸；
[0022]位于所述第四侧壁的内表面的压敏电阻从所述第一侧壁的顶部至底部沿所述第四侧壁的宽度方向蜿蜒延伸。
[0023]根据本申请的第二方面，提供了一种MEMS压阻式压力传感器的制备方法，用于制备上述的MEMS压阻式压力传感器，包括如下步骤：
[0024]步骤S100，选取体硅层，并对所述体硅层的表面刻蚀形成凹槽；
[0025]步骤S200，对凹槽的表面以及体硅层的部分表面进行氧化以形成第一部分的第一氧化层；
[0026]步骤S300，在第一氧化层与凹槽的侧壁相对应的位置形成压敏电阻，并在第一氧化层上形成与压敏电阻接触的欧姆接触；
[0027]在第一氧化层的边缘部形成键合层，且所述键合层和所述欧姆接触之间设置有间隙；
[0028]步骤S400，在所述压敏电阻以及欧姆接触的表面形成第二氧化层；其中，第二氧化层填充所述欧姆接触和所述键合层之间的间隙；
[0029]步骤S500，增加所述键合层的厚度，并在所述键合层的外侧继续生长二氧化硅，以形成第二部分的第一氧化层；
[0030]步骤S600，将衬底键合于所述键合层，所述键合层、所述第一氧化层、所述第二氧化层、所述衬底围合构成密闭腔；去除所述体硅层。
[0031]可选地，在步骤S500中，第二部分的所述第一氧化层的表面与所述键合层的表面平齐。
[0032]可选地，在步骤S300中，所述压敏电阻和所述欧姆接触形成的方式为离子注入。
[0033]本专利技术的一个技术效果在于：
[0034]在本申请实施例中，第一氧化层包括第一区域和第二区域，至少部分第二区域倾斜设置，第二氧化层设置于第二区域的靠近腔室的一侧，在第一氧化层和第二氧化层之间夹设压敏电阻，且压敏电阻沿第二区域的倾斜面敷设。第一氧化层与第二氧化层共同构成压力敏感薄膜，压敏电阻设置在压力敏感薄膜上并夹设在第一氧化层的第二区域和第二氧化层之间，由于部分压力敏感薄膜倾斜设置，则压力敏感膜在水平面上的投影面积远小于压力敏感膜自身的面积，也即本申请的压力敏感膜在水平面上的投影面积明显小于现有技术中同等大小的压力敏感膜在水平面上的投影面积，因此，本专利技术的MEMS压阻式压力传感
器能够有效缩小沿水平方向的面积，使得MEMS压阻式压力传感器具有更小的尺寸。
[0035]另外，压敏电阻沿第二区域的倾斜面敷设，压敏电阻能够充分感应到呈倾斜状态的压力敏感薄膜的应力变化，从而有效提升压力传感器的灵敏度。
附图说明
[0036]图1为本专利技术一实施例的一种MEMS压阻式压力传感器的结构示意图；
[0037]图2为本专利技术一实施例在体硅层的表面刻蚀形成凹槽的结构示意图；
[0038]图3为本专利技术一实施例的体硅层的凹槽的俯视图；
[0039]图4为本专利技术一实施例在体硅层上形成第一部分的第一氧化层的结构示意图；
[0040]图5为本专利技术一实施例在第一氧化层上形成压敏电阻、欧姆接触以及部分键合层的结构示意图；
[0041]图6为图5的俯视图；
[0042]图7为本专利技术一实施例的压敏电阻和欧姆接触的示意图；
[0043]图8为本专利技术一实施例在压敏电阻以及欧姆接触上形成第二氧化层的结构示意图；
[0044]图9为在图8的基础上增加键合层厚度的示意图；
[0045]图10为在图9的基础上形成第二部分的第一氧化层的示意图；
[0046]图11为本专利技术一实施例衬底与键合层键合的示意图。
[0047]图中：
[0048]1、衬底；11、第一平面；2、键合层；3、第一氧化层；31、第一区域；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一平面；第一氧化层，所述第一氧化层包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述第一平面的上方并平行于所述第一平面；所述第二区域的一端连接所述衬底，另一端连接所述第一区域；所述衬底、所述第一区域、所述第二区域之间围合构成中空的腔室，且至少部分所述第二区域倾斜设置；第二氧化层和压敏电阻，所述第二氧化层设置于所述第二区域的靠近所述腔室的一侧，在所述第一氧化层和所述第二氧化层之间夹设所述压敏电阻，且所述压敏电阻沿所述第二区域的倾斜面敷设。2.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，还包括欧姆接触和焊盘；所述焊盘设置于所述衬底，所述欧姆接触设置于所述第二区域和所述第二氧化层之间并与所述压敏电阻接触，所述压敏电阻通过所述欧姆接触与所述焊盘电连接。3.根据权利要求2所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，部分所述第二区域平行于所述第一平面；所述欧姆电阻设置于所述第二区域的与所述第一平面平行的位置处。4.根据权利要求3所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，还包括键合层，所述键合层位于所述腔室内；所述第二区域的靠近所述衬底的一端、所述第二氧化层、所述衬底之间连接所述键合层。5.根据权利要求4所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，所述键合层、所述欧姆接触、所述压敏电阻的材质均为多晶硅。6.根据权利要求1所述的MEMS压阻式压力传感器，其特征在于，所述第二区域倾斜设置的部分包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁围合构成四棱锥台状结构；所述第一侧壁的内表面、所述第二侧壁的内表面、所述第三侧壁的内表面和所述第四侧壁的内表面分别敷设有所述压敏电阻。7.根据权利要求6所述的MEMS压阻式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维平，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：