本發(fā)明涉及一種壓力傳感器的制備方法及壓力傳感器，屬于微機(jī)械制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1962年，Tufte等第一次用擴(kuò)散硅壓阻條和硅膜結(jié)構(gòu)加工出壓阻式壓力傳感器，開(kāi)始了壓阻式壓力傳感器的研究。20世紀(jì)60年代末70年代初，硅各向異性腐蝕技術(shù)、離子注入技術(shù)以及陽(yáng)極鍵合技術(shù)三大技術(shù)的出現(xiàn)給壓力傳感器帶來(lái)了巨大的變革，它們?cè)谔岣邏毫鞲衅鞯男阅苌掀鸬搅伺e足輕重的作用。從20世紀(jì)80年代至今，微加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如各向異性腐蝕、光刻、擴(kuò)散摻雜、離子注入、鍵合以及鍍膜等技術(shù)，使得壓力傳感器的尺寸不斷減小、靈敏度得以提高、產(chǎn)量高以及性能優(yōu)異。同時(shí)，新的微加工工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用使得壓力傳感器的膜厚得以精確控制。Jackson等以及Kim和Wise分別研究了P-N結(jié)的電化學(xué)性質(zhì)，利用P型硅和N型硅在腐蝕液中腐蝕率的差異(3000:1在乙二胺為主的腐蝕液中)來(lái)制備硅膜。Kloeck等報(bào)道了利用電化學(xué)自停止技術(shù)來(lái)提高壓阻式壓力傳感器的輸出特性。在20世紀(jì)80年代后期，NovaSensor開(kāi)始利用該技術(shù)生產(chǎn)出大量的壓力傳感器。

至今，壓力傳感器的制造已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)新的階段，更多新的工藝技術(shù)將應(yīng)用于壓力傳感器的生產(chǎn)中，以下為最具代表性的三種現(xiàn)有技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)一，F(xiàn)reescale Manifold Air Pressure(MAP)sensor利用KOH等各向異性濕法腐蝕技術(shù)刻蝕深腔形成壓力敏感膜，最后在背面深腔側(cè)鍵合玻璃或硅片形成壓力腔。但，使用KOH等濕法腐蝕溶液，會(huì)有K離子污染，影響器件性能，污染產(chǎn)線；另外時(shí)間控制腐蝕深度，使壓力敏感膜厚度難以精確控制；鍵合工藝會(huì)對(duì)圓片正面的金屬層造成壓傷；

現(xiàn)有技術(shù)二，NovaSensor pressure sensor首先在襯底圓片上腐蝕出壓力深腔，然后在壓力深腔側(cè)鍵合一片N型圓片，通過(guò)減薄拋光上面的N型圓片，形成壓力敏感膜，接著在壓力敏感膜上注入擴(kuò)散等工藝形成壓阻，金屬連線及鈍化層等結(jié)構(gòu)，最后對(duì)背面進(jìn)行減薄等工藝從背面打開(kāi)壓力腔。但是，該技術(shù)存在如下問(wèn)題：首先完成壓力深腔，壓力敏感膜密封在上面，后續(xù)高溫工藝會(huì)使壓力敏感膜變形，甚至破裂，影響后續(xù)工藝及成品率；壓力敏感膜使用圓片鍵合減薄等工藝，工藝難度大，難以制造較薄并平坦的壓力敏感膜；

現(xiàn)有技術(shù)三，Bosch多孔硅外延技術(shù)制備的壓阻式壓力傳感器，其工藝使用多孔硅外延單晶硅形成密封腔和壓力敏感膜。但，多孔硅外延單晶硅技術(shù)等相關(guān)工藝技術(shù)，包括其它在空腔上外延單晶硅技術(shù)形成密封腔和壓力敏感膜技術(shù)，工藝難度高，很難形成平坦的壓力敏感膜，并且并不適用表壓壓力傳感器的制造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種壓力傳感器的制備方法，通過(guò)該制備方法避免了高溫?cái)U(kuò)散工藝對(duì)鍵合工藝的影響，防止了高溫?cái)U(kuò)散工藝破壞真空腔上的壓力敏感膜，并且避免了鍵合工藝對(duì)金屬連線的壓傷。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種壓力傳感器的制備方法，包括如下步驟：

S1：提供具有背面和正面的晶圓；

在所述晶圓的正面形成壓阻條和重?fù)浇佑|區(qū)；

通過(guò)所述晶圓的背面刻蝕形成壓力深腔；

S2：在所述晶圓的背面鍵合支撐片；

S3：在所述晶圓的正面制作引線孔和金屬連線，連接壓阻條形成惠斯通電橋；

S4：在所述晶圓的正面沉積形成鈍化層，打開(kāi)部分鈍化層以形成金屬焊盤(pán)區(qū)域。

進(jìn)一步的：所述S1具體包括如下步驟：

S11：提供具有背面和正面的晶圓，在所述晶圓上定義壓力敏感膜的厚度；

S12：在所述晶圓的正面使用離子注入，采用高溫?cái)U(kuò)散工藝制作壓阻條，重?fù)浇佑|區(qū)；

S13：在晶圓的正面沉積形成保護(hù)層；

S14：在所述晶圓背面刻蝕形成壓力深腔以形成壓力敏感膜。

進(jìn)一步的：所述晶圓為SOI。

進(jìn)一步的：所述壓力深腔通過(guò)深反應(yīng)離子蝕刻工藝形成。

進(jìn)一步的：所述S13具體包括：在晶圓的正面沉積以氧化層和氮化層形成保護(hù)層。

進(jìn)一步的：所述S13與S14之間包括：將所述晶圓的背面減薄拋光以降低晶圓厚度。

進(jìn)一步的：在所述S3中，還包括：當(dāng)晶圓的背面鍵合支撐片后，在所述支撐片上打孔以形成與所述壓力深腔連接的通孔。

進(jìn)一步的：所述支撐片為硅片或者玻璃片。

進(jìn)一步的：在所述S4中，所述鈍化層通過(guò)沉積氧化硅和氮化硅而形成。

本發(fā)明還提供了一種壓力傳感器，通過(guò)上述壓力傳感器的制備方法所形成。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的壓力傳感器的制備方法將鍵合工藝放在高溫?cái)U(kuò)散工藝之后，金屬連線工藝之前，從而避免了高溫?cái)U(kuò)散工藝對(duì)鍵合工藝的影響，防止了高溫?cái)U(kuò)散工藝破壞真空腔上的壓力敏感膜，并且避免了鍵合工藝對(duì)金屬連線的壓傷，進(jìn)而提升了產(chǎn)品的制造良率。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所示的表壓壓力傳感器；

圖2A至圖2I為圖1所示的表壓壓力傳感器的制備方法；

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所示的絕壓壓力傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

請(qǐng)參見(jiàn)圖1并結(jié)合圖2A至圖2I，本發(fā)明一較佳實(shí)施例所示的表壓壓力傳感器100的制備方法包括如下：

請(qǐng)結(jié)合圖2A，第一步：提供晶圓1，該晶圓1為(100)晶面的SOI(silicon on insulator)。所述晶圓1從下至上依次為下層硅15、氧化埋層2和位于氧化埋層2上的上層硅3；該氧化埋層2的材料為氧化硅。將氧化埋層2上的上層硅3厚度精確定義為表壓壓力傳感器100的壓力敏感膜4的厚度；

請(qǐng)結(jié)合圖2B，第二步：在所述晶圓1的正面制作零層對(duì)位標(biāo)記5，用于后續(xù)工藝的前層對(duì)位標(biāo)記；

請(qǐng)結(jié)合圖2C，第三步：在晶圓1的正面使用離子注入，采用高溫?cái)U(kuò)散工藝制作壓阻條6，重?fù)浇佑|區(qū)7；

請(qǐng)結(jié)合圖2D，第四步：在晶圓1上沉積氧化層和氮化層，以作為后續(xù)減薄拋光工藝的保護(hù)層8，同樣的，該保護(hù)層8又可以作為表壓壓力傳感器100的絕緣層；

請(qǐng)結(jié)合圖2E，第五步：將晶圓1的背面減薄拋光以降低晶圓1的厚度，進(jìn)而減少后續(xù)刻蝕壓力深腔的深度，使表壓壓力傳感器100總厚度減小；

請(qǐng)結(jié)合圖2F，第六步：在晶圓1的背面通過(guò)深反應(yīng)離子蝕刻工藝(DRIE)刻蝕形成壓力深腔9，刻蝕停止在氧化埋層2上，形成壓力敏感膜4；由于刻蝕氧化硅和硅具有很高的選擇比，所以通過(guò)深反應(yīng)離子蝕刻工藝可以精準(zhǔn)控制壓力敏感膜4的厚度；

請(qǐng)結(jié)合圖2G，第七步：在晶圓1背面鍵合支撐片10，該支撐片10材料可以但不局限于硅片或是玻璃片。在本實(shí)施例中，當(dāng)晶圓1的背面鍵合支撐片10后，在所述支撐片10上打孔以形成與所述壓力深腔9聯(lián)通的通孔16；

請(qǐng)結(jié)合圖2H，第八步：在晶圓1的正面的保護(hù)層8上開(kāi)孔以制作形成引線孔11，在引線孔11和保護(hù)層8上形成金屬連線12以連接壓阻條6形成惠斯通電橋，以用于測(cè)量壓力敏感膜4變化引起的電阻變化；

請(qǐng)結(jié)合圖2I，第九步：在晶圓1的正面沉積氧化硅和氮化硅作為鈍化層13，打開(kāi)部分鈍化層13以形成金屬焊盤(pán)14區(qū)域，用于后續(xù)打線。

在其他實(shí)施例中，可將第三步放在第六步之后，但是，通過(guò)本實(shí)施例中將第六步放在第三步之前(即：將高溫?cái)U(kuò)散工藝放在壓力深腔9制備的前面)，可避免由于熱效應(yīng)而引起壓力敏感膜4遭到破壞，可提高產(chǎn)品成品率和工藝可行性。另外，在本實(shí)施例中，通過(guò)將深反應(yīng)離子蝕刻工藝刻蝕壓力深腔9結(jié)合使用SOI制備壓力敏感膜，可以精確控制壓力敏感膜4的厚度，提高壓力傳感器的一致性，避免了金屬離子污染，并且減小了壓力傳感器的面積，而且，與現(xiàn)有技術(shù)相比，還可避免直接使用減薄拋光等技術(shù)，可以更精確的控制壓力敏感膜4的厚度，更易獲得平坦的壓力敏感膜4。

上述制備工藝可形成表壓壓力傳感器100，在其他實(shí)施方式中，若在第七步中，當(dāng)晶圓1的背面鍵合支撐片10后，在所述支撐片10上不打孔，則可形成絕壓壓力傳感器200(請(qǐng)參見(jiàn)圖3)。

綜上所述：通過(guò)上述壓力傳感器的制備方法的制備方法可得到如下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)將鍵合工藝移至金屬層工藝之前，避免了鍵合工藝對(duì)金屬層(金屬連線12)的壓傷；

2、通過(guò)將鍵合工藝放在高溫?cái)U(kuò)散工藝之后，避免了高溫?cái)U(kuò)散工藝對(duì)鍵合工藝的影響，防止了高溫?cái)U(kuò)散工藝破壞壓力深腔9上的壓力敏感膜4；

3、通過(guò)將高溫?cái)U(kuò)散工藝放在壓力深腔9制備之前，可避免由于熱效應(yīng)引起壓力敏感膜4遭到破壞，提高產(chǎn)品成品率和工藝可行性；

4、通過(guò)將深反應(yīng)離子蝕刻工藝刻蝕深腔結(jié)合使用SOI制備壓力敏感膜4，可以精確控制壓力敏感膜4的厚度，提高壓力傳感器的一致性，避免了金屬離子污染，并且減小了壓力傳感器的面積，而且，與現(xiàn)有技術(shù)相比，還可避免直接使用減薄拋光等技術(shù)，可以更精確的控制壓力敏感膜4的厚度，更易獲得平坦的壓力敏感膜4。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。