一种压力传感器的制造方法及压力传感器的制造方法
一种压力传感器的制造方法及压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量领域，更具体地，涉及一种传感器，尤其涉及一种压力传感器；本发明还涉及一种压力传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]压力传感器利用的是单晶硅材料的压阻效应，现已广泛应用于气压、高度等领域的测量和控制中。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可以得到正比于力变化的电信号。
[0003]目前被大批量生产和使用的压力传感器都是在N型硅衬底上制作出P型压敏电阻，通常做法是在单晶硅膜片上通过离子注入的方式形成重掺杂区、轻掺杂区。目前压力传感器在生产的过程中，先将硅片键合减薄后，再将其制作成压敏电阻。这样的生产工艺很容易引起膜片的塑性变形，使最终的压敏电阻偏离设计值，出现压阻不对称的现象，严重影响了传感器的性能。而且，该工艺方法，使得重掺杂区、轻掺杂区位于压敏电阻膜片的外表面一侧，其与外界环境直接接触。当该压力传感器工作在条件恶劣的环境下时，外界的酸碱物质、粉尘等杂质会对压敏电阻带来影响，大大降低了压力传感器的可靠程度。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种压力传感器的制造方法的新技术方案。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0006]a)在衬底上刻蚀出内腔；
[0007]b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区、轻掺杂区，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层；
[0008]c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区、轻掺杂区的一侧键合在衬底的上端，并使其悬置在衬底内腔的上方；
[0009]e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区、轻掺杂区的一侧减薄至预定的厚度；
[0010]f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区的凹槽；
[0011]g)在所述凹槽中设置连接重掺杂区的金属部。
[0012]优选地，所述步骤a)中，通过干法或者湿法在衬底上刻蚀出内腔。
[0013]优选地，所述步骤b)中还包括形成SOI硅片或外延片的步骤:通过氧化层将单晶硅片键合或外延在硅衬底上。
[0014]优选地，所述步骤f)中，通过腐蚀的方式形成凹槽。
[0015]本发明还提供了一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0016]a)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区、轻掺杂区，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层；
[0017]b)在衬底上刻蚀出内腔；
[0018]c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区、轻掺杂区的一侧键合在衬底的上端，并使其悬置在衬底内腔的上方；
[0019]e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区、轻掺杂区的一侧减薄至预定的厚度；
[0020]f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区的凹槽；
[0021]g)在所述凹槽中设置连接重掺杂区的金属部。
[0022]本发明还提供了一种压力传感器，包括具有内腔的衬底，所述衬底的上表面通过绝缘层键合有悬置在内腔上方的压敏电阻膜层，所述压敏电阻膜层包括单晶硅片，还包括形成在单晶硅片邻近内腔一侧的重掺杂区、轻掺杂区；在所述单晶硅片的上端对应地设置有贯通至重掺杂区的凹槽，所述凹槽中设置有连接重掺杂区的金属部。
[0023]优选地，所述重掺杂区、轻掺杂区分别设置有多个。
[0024]优选地，其中，每个重掺杂区上方的凹槽连通在一起，构成一分布在单晶硅片上端的环形槽。
[0025]优选地，所述凹槽的横截面呈矩形或倒立的梯形。
[0026]优选地，所述绝缘层为二氧化硅。
[0027]本发明压力传感器的制造方法，采用先制备压敏电阻，然后键合减薄的方式，使得压敏电阻膜层在进行离子注入、键合减薄的步骤后具有较高的厚度均匀性，从而可以避免先键合减薄后离子注入步骤中压敏电阻膜层发生塑性变形引入的压敏电阻阻值的误差，最终保证了压敏电阻的准确性，有利于提高压力传感器的性能和传感器的小型化制造；利用KOH等材料将单晶硅片腐蚀至重掺杂区的表面，沉积金属部，从压敏电阻膜层的上表面引出信号端，降低了因金属部与单晶硅材料热膨胀系数不同而导致的对压阻的影响。
[0028]本发明的压力传感器，其结构简单，形成压敏电阻膜层的重掺杂区、轻掺杂区位于单晶硅片的下端，从而可以使压敏电阻膜层的敏感部分与外界隔离开来，可以避免外界酸碱物质、粉尘颗粒等杂质对压敏电阻膜层敏感部分所带来的影响，提高了压力传感器的可靠程度，并使该压力传感器可以应用到环境恶劣的条件下。同时，本发明的压力传感器，用于电信号引出的金属部位于凹槽内，从而可以保护该金属部不受损坏。例如在划片工艺过程中，凹槽可以保护该金属部不受飞溅的硅渣所带来的划伤，从而确保该金属部与外界连接的稳定性。
[0029]本发明的发明人发现，在现有技术中，目前压力传感器在生产的过程中，先将硅片键合减薄后，再将其制作成压敏电阻。这样的生产工艺很容易引起膜片的塑性变形。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
[0030]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0031]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
[0032]图1是本发明压力传感器的结构示意图。
[0033]图2至图5是本发明压力传感器制造方法的工艺流程示意图。
[0034]图6是本发明压力传感器的俯视图。
【具体实施方式】
[0035]现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0036]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0037]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0038]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0039]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040]参考图1，本发明提供的一种压力传感器，其包括衬底I以及键合在衬底I上端的压敏电阻膜层，其中，在所述衬底I上设置有内腔8，键合在衬底I上端的压敏电阻膜层悬置在内腔8的上方，并使该内腔8具有一定的真空度。
[0041]本发明中，压敏电阻膜层与衬底I均采用单晶硅材料，为了保证压敏电阻膜层与衬底I之间的绝缘，在压敏电阻膜层与衬底I之间还设置有绝缘层2，该绝缘层2优选采用二氧化硅材料。压敏电阻膜层作为压力传感器的敏感结构，其包括单晶硅片3，在所述单晶硅片3上例如可通过离子注入的方式形成有重掺杂区5、轻掺杂区4，掺杂的材料可以是硼元素。单晶硅片3经过轻掺杂后，成为P型压敏电阻。在单晶硅片上进行重掺杂、轻掺杂的工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体赘述。
[0042]本发明的压力传感器中，所述重掺杂区5、轻掺杂区4位于单晶硅片3上邻近内腔8的一侧；参考图1的视图方向，重掺杂区5、轻掺杂区4位于单晶硅片3的下端，这就将轻掺杂区4与外界隔离开来，从而可以避免外界酸碱物质、粉尘颗粒与轻掺杂区4接触，提高了压力传感器的可靠程度。
[0043]为了将压敏电阻的电信号引出，在所述单晶硅片3的上端设置有凹槽6，该凹槽6从单晶硅片3的上端贯通至重掺杂区5，从而将重掺 杂区5露出；在所述凹槽6中设置有连接重掺杂区5的金属部7，例如可将金属部7沉积在重掺杂区5的上表面，从而使输出的电信号从压敏电阻膜层的上表面引出。其中，所述凹槽6的横截面可以是矩形或倒立的梯形等。
[0044]本发明的压力传感器，其结构简单，形成压敏电阻膜层的重掺杂区、轻掺杂区位于单晶硅片的下端，从而可以使压敏电阻膜层的敏感部分与外界隔离开来，可以避免外界酸碱物质、粉尘颗粒等杂质对压敏电阻膜层敏感部分所带来的影响，提高了压力传感器的可靠程度，并使该压力传感器可以应用到环境恶劣的条件下。同时，本发明的压力传感器，用于电信号引出的金属部位于凹槽内，从而可以保护该金属部不受损坏。例如在划片工艺过程中，凹槽可以保护该金属部不受飞溅的硅渣所带来的划伤，保证了该金属部与外界连接的稳定性。
[0045]本发明中，形成在单晶硅片3上的重掺杂区5、轻掺杂区4可以分别为多个；对应地，每个重掺杂区5的上方设置一凹槽6，多个凹槽6连通在一起后，构成一分布在单晶娃片3上端的环形槽，参考图6。对于本领域的技术人员来说，可以通过腐蚀的方式在单晶硅片3上形成环形槽，通过该环形槽，可以削弱外部应力对压敏电阻的影响，最终提高了压力传感器的检测精度。
[0046]本发明还提供了一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0047]a)在衬底I上刻蚀出内腔8 ;衬底I采用单晶硅材料，可以通过例如干法或湿法的方式在衬底I刻蚀内腔8 ；
[0048]b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区5、轻掺杂区4，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层2 ;
[0049]SOI硅片或者外延片分别可以直接从市场上购买到或自行制作，其包括作为基底的硅衬底9，以及通过氧化层10键合或外延在该硅衬底9上方的单晶硅片3 ;参考图3，在单晶硅片3的上表面通过离子注入或者本领域技术人员所熟知的其它方式形成重掺杂区5、轻掺杂区4，从而在单晶硅片3上形成P+、P-，使其成为压力传感器的压敏电阻，之后在单晶硅片3的上端形成绝缘层2，该绝缘层2可以为二氧化硅，通过氧化工艺即可实现，参考图4 ；
[0050]c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区5、轻掺杂区4的一侧键合在衬底I的上端，并使其悬置在衬底内腔8的上方；也就是说，将上述图4中的SOI硅片或者外延片倒置，使其具有重掺杂区5、轻掺杂区4的一侧面向衬底1，并键合在衬底I的上端，最终将重掺杂区5、轻掺杂区4封装在衬底的内腔8中；
[0051]e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区5、轻掺杂区4的一侧减薄至预定的厚度；也就是说，将SOI硅片或外延片上的硅衬底9和氧化层10去掉，并根据实际需要选择性地对单晶硅片3进行减薄，形成如图5的结构；
[0052]f)在单晶硅片3上形成贯通至重掺杂区5的凹槽6 ;例如可通过KOH或者本领域技术人员所熟知的其它材料对单晶硅片3进行腐蚀，形成贯通至重掺杂区5的凹槽6，从而将重掺杂区5露出；
[0053]g)在所述凹槽6中设置连接重掺杂区5的金属部7，作为压敏电阻膜层的引线连接端O
[0054]本发明压力传感器的制造方法，采用先制备压敏电阻，然后键合减薄的方式，使得压敏电阻膜层在进行离子注入、键合减薄的步骤后具有较高的厚度均匀性，从而可以避免先键合减薄后离子注入步骤中压敏电阻膜层发生塑性变形引入的压敏电阻阻值的误差，最终保证了压敏电阻的准确性，有利于提高压力传感器的性能和传感器的小型化制造；利用KOH等材料将单晶硅片腐蚀至重掺杂区的表面，沉积金属部，从压敏电阻膜层的上表面引出信号端，降低了因金属部与单晶硅材料热膨胀系数不同而导致的对压敏电阻的影响。
[0055]在上述传感器的制造方法中，首先是对衬底进行刻蚀，然后对SOI硅片或外延片进行处理；对于本领域的技术人员来说，也可以先对SOI硅片或外延片进行处理，再对衬底进行刻蚀。也就是说，上述制造方法中步骤a)、步骤b)的优先顺序对最终的压力传感器没有实质影响。
[0056]虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种压力传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在衬底(I)上刻蚀出内腔⑶； b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层(2); c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧键合在衬底(I)的上端，并使其悬置在衬底内腔(8)的上方； e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧减薄至预定的厚度； f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区(5)的凹槽(6); g)在所述凹槽(6)中设置连接重掺杂区(5)的金属部(7)。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述步骤a)中，通过干法或者湿法在衬底(I)上刻蚀出内腔(8)。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述步骤b)中还包括形成SOI硅片或外延片的步骤:通过氧化层(10)将单晶硅片(3)键合或外延在硅衬底(9)上。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述步骤f)中，通过腐蚀的方式形成凹槽￠)。5.一种压力传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层(2); b)在衬底⑴上刻蚀出内腔⑶； c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧键合在衬底(I)的上端，并使其悬置在衬底内腔(8)的上方； e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧减薄至预定的厚度； f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区(5)的凹槽(6); g)在所述凹槽(6)中设置连接重掺杂区(5)的金属部(7)。6.—种压力传感器，其特征在于:包括具有内腔(8)的衬底(1)，所述衬底(I)的上表面通过绝缘层(2)键合有悬置在内腔(8)上方的压敏电阻膜层，所述压敏电阻膜层包括单晶硅片(3)，还包括形成在单晶硅片(3)邻近内腔(8) —侧的重掺杂区(5)、轻掺杂区(4);在所述单晶硅片(3)的上端对应地设置有贯通至重掺杂区(5)的凹槽￠)，所述凹槽(6)中设置有连接重掺杂区(5)的金属部(7)。7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于:所述重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)分别设置有多个。8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于:其中，每个重掺杂区(5)上方的凹槽(6)连通在一起，构成一分布在单晶硅片(3)上端的环形槽。9.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于:所述凹槽￠)的横截面呈矩形或倒立的梯形。10.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于:所述绝缘层(2)为二氧化硅。
【专利摘要】本发明公开了一种压力传感器的制造方法及压力传感器，在衬底上刻蚀出内腔；在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区、轻掺杂区，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层；将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区、轻掺杂区的一侧键合在衬底的上端；将SOI硅片或外延片减薄至预定的厚度。本发明的制造方法，采用先制备压敏电阻，然后键合减薄的方式，使得压敏电阻具有较高的厚度均匀性，从而可以避免先键合减薄后注入步骤中压敏电阻膜层发生塑性变形引入的压敏电阻阻值的误差，保证了压敏电阻的准确性，有利于提高压力传感器的性能和传感器的小型化制造。
【IPC分类】H01L29/84, H01L21/8222
【公开号】CN104900714
【申请号】CN201510289692
【发明人】孙艳美
【申请人】歌尔声学股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量领域，更具体地，涉及一种传感器，尤其涉及一种压力传感器；本发明还涉及一种压力传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]压力传感器利用的是单晶硅材料的压阻效应，现已广泛应用于气压、高度等领域的测量和控制中。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可以得到正比于力变化的电信号。
[0003]目前被大批量生产和使用的压力传感器都是在N型硅衬底上制作出P型压敏电阻，通常做法是在单晶硅膜片上通过离子注入的方式形成重掺杂区、轻掺杂区。目前压力传感器在生产的过程中，先将硅片键合减薄后，再将其制作成压敏电阻。这样的生产工艺很容易引起膜片的塑性变形，使最终的压敏电阻偏离设计值，出现压阻不对称的现象，严重影响了传感器的性能。而且，该工艺方法，使得重掺杂区、轻掺杂区位于压敏电阻膜片的外表面一侧，其与外界环境直接接触。当该压力传感器工作在条件恶劣的环境下时，外界的酸碱物质、粉尘等杂质会对压敏电阻带来影响，大大降低了压力传感器的可靠程度。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种压力传感器的制造方法的新技术方案。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0006]a)在衬底上刻蚀出内腔；
[0007]b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区、轻掺杂区，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层；
[0008]c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区、轻掺杂区的一侧键合在衬底的上端，并使其悬置在衬底内腔的上方；
[0009]e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区、轻掺杂区的一侧减薄至预定的厚度；
[0010]f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区的凹槽；
[0011]g)在所述凹槽中设置连接重掺杂区的金属部。
[0012]优选地，所述步骤a)中，通过干法或者湿法在衬底上刻蚀出内腔。
[0013]优选地，所述步骤b)中还包括形成SOI硅片或外延片的步骤:通过氧化层将单晶硅片键合或外延在硅衬底上。
[0014]优选地，所述步骤f)中，通过腐蚀的方式形成凹槽。
[0015]本发明还提供了一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0016]a)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区、轻掺杂区，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层；
[0017]b)在衬底上刻蚀出内腔；
[0018]c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区、轻掺杂区的一侧键合在衬底的上端，并使其悬置在衬底内腔的上方；
[0019]e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区、轻掺杂区的一侧减薄至预定的厚度；
[0020]f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区的凹槽；
[0021]g)在所述凹槽中设置连接重掺杂区的金属部。
[0022]本发明还提供了一种压力传感器，包括具有内腔的衬底，所述衬底的上表面通过绝缘层键合有悬置在内腔上方的压敏电阻膜层，所述压敏电阻膜层包括单晶硅片，还包括形成在单晶硅片邻近内腔一侧的重掺杂区、轻掺杂区；在所述单晶硅片的上端对应地设置有贯通至重掺杂区的凹槽，所述凹槽中设置有连接重掺杂区的金属部。
[0023]优选地，所述重掺杂区、轻掺杂区分别设置有多个。
[0024]优选地，其中，每个重掺杂区上方的凹槽连通在一起，构成一分布在单晶硅片上端的环形槽。
[0025]优选地，所述凹槽的横截面呈矩形或倒立的梯形。
[0026]优选地，所述绝缘层为二氧化硅。
[0027]本发明压力传感器的制造方法，采用先制备压敏电阻，然后键合减薄的方式，使得压敏电阻膜层在进行离子注入、键合减薄的步骤后具有较高的厚度均匀性，从而可以避免先键合减薄后离子注入步骤中压敏电阻膜层发生塑性变形引入的压敏电阻阻值的误差，最终保证了压敏电阻的准确性，有利于提高压力传感器的性能和传感器的小型化制造；利用KOH等材料将单晶硅片腐蚀至重掺杂区的表面，沉积金属部，从压敏电阻膜层的上表面引出信号端，降低了因金属部与单晶硅材料热膨胀系数不同而导致的对压阻的影响。
[0028]本发明的压力传感器，其结构简单，形成压敏电阻膜层的重掺杂区、轻掺杂区位于单晶硅片的下端，从而可以使压敏电阻膜层的敏感部分与外界隔离开来，可以避免外界酸碱物质、粉尘颗粒等杂质对压敏电阻膜层敏感部分所带来的影响，提高了压力传感器的可靠程度，并使该压力传感器可以应用到环境恶劣的条件下。同时，本发明的压力传感器，用于电信号引出的金属部位于凹槽内，从而可以保护该金属部不受损坏。例如在划片工艺过程中，凹槽可以保护该金属部不受飞溅的硅渣所带来的划伤，从而确保该金属部与外界连接的稳定性。
[0029]本发明的发明人发现，在现有技术中，目前压力传感器在生产的过程中，先将硅片键合减薄后，再将其制作成压敏电阻。这样的生产工艺很容易引起膜片的塑性变形。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
[0030]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0031]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
[0032]图1是本发明压力传感器的结构示意图。
[0033]图2至图5是本发明压力传感器制造方法的工艺流程示意图。
[0034]图6是本发明压力传感器的俯视图。
【具体实施方式】
[0035]现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0036]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0037]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0038]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0039]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040]参考图1，本发明提供的一种压力传感器，其包括衬底I以及键合在衬底I上端的压敏电阻膜层，其中，在所述衬底I上设置有内腔8，键合在衬底I上端的压敏电阻膜层悬置在内腔8的上方，并使该内腔8具有一定的真空度。
[0041]本发明中，压敏电阻膜层与衬底I均采用单晶硅材料，为了保证压敏电阻膜层与衬底I之间的绝缘，在压敏电阻膜层与衬底I之间还设置有绝缘层2，该绝缘层2优选采用二氧化硅材料。压敏电阻膜层作为压力传感器的敏感结构，其包括单晶硅片3，在所述单晶硅片3上例如可通过离子注入的方式形成有重掺杂区5、轻掺杂区4，掺杂的材料可以是硼元素。单晶硅片3经过轻掺杂后，成为P型压敏电阻。在单晶硅片上进行重掺杂、轻掺杂的工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体赘述。
[0042]本发明的压力传感器中，所述重掺杂区5、轻掺杂区4位于单晶硅片3上邻近内腔8的一侧；参考图1的视图方向，重掺杂区5、轻掺杂区4位于单晶硅片3的下端，这就将轻掺杂区4与外界隔离开来，从而可以避免外界酸碱物质、粉尘颗粒与轻掺杂区4接触，提高了压力传感器的可靠程度。
[0043]为了将压敏电阻的电信号引出，在所述单晶硅片3的上端设置有凹槽6，该凹槽6从单晶硅片3的上端贯通至重掺杂区5，从而将重掺 杂区5露出；在所述凹槽6中设置有连接重掺杂区5的金属部7，例如可将金属部7沉积在重掺杂区5的上表面，从而使输出的电信号从压敏电阻膜层的上表面引出。其中，所述凹槽6的横截面可以是矩形或倒立的梯形等。
[0044]本发明的压力传感器，其结构简单，形成压敏电阻膜层的重掺杂区、轻掺杂区位于单晶硅片的下端，从而可以使压敏电阻膜层的敏感部分与外界隔离开来，可以避免外界酸碱物质、粉尘颗粒等杂质对压敏电阻膜层敏感部分所带来的影响，提高了压力传感器的可靠程度，并使该压力传感器可以应用到环境恶劣的条件下。同时，本发明的压力传感器，用于电信号引出的金属部位于凹槽内，从而可以保护该金属部不受损坏。例如在划片工艺过程中，凹槽可以保护该金属部不受飞溅的硅渣所带来的划伤，保证了该金属部与外界连接的稳定性。
[0045]本发明中，形成在单晶硅片3上的重掺杂区5、轻掺杂区4可以分别为多个；对应地，每个重掺杂区5的上方设置一凹槽6，多个凹槽6连通在一起后，构成一分布在单晶娃片3上端的环形槽，参考图6。对于本领域的技术人员来说，可以通过腐蚀的方式在单晶硅片3上形成环形槽，通过该环形槽，可以削弱外部应力对压敏电阻的影响，最终提高了压力传感器的检测精度。
[0046]本发明还提供了一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0047]a)在衬底I上刻蚀出内腔8 ;衬底I采用单晶硅材料，可以通过例如干法或湿法的方式在衬底I刻蚀内腔8 ；
[0048]b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区5、轻掺杂区4，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层2 ;
[0049]SOI硅片或者外延片分别可以直接从市场上购买到或自行制作，其包括作为基底的硅衬底9，以及通过氧化层10键合或外延在该硅衬底9上方的单晶硅片3 ;参考图3，在单晶硅片3的上表面通过离子注入或者本领域技术人员所熟知的其它方式形成重掺杂区5、轻掺杂区4，从而在单晶硅片3上形成P+、P-，使其成为压力传感器的压敏电阻，之后在单晶硅片3的上端形成绝缘层2，该绝缘层2可以为二氧化硅，通过氧化工艺即可实现，参考图4 ；
[0050]c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区5、轻掺杂区4的一侧键合在衬底I的上端，并使其悬置在衬底内腔8的上方；也就是说，将上述图4中的SOI硅片或者外延片倒置，使其具有重掺杂区5、轻掺杂区4的一侧面向衬底1，并键合在衬底I的上端，最终将重掺杂区5、轻掺杂区4封装在衬底的内腔8中；
[0051]e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区5、轻掺杂区4的一侧减薄至预定的厚度；也就是说，将SOI硅片或外延片上的硅衬底9和氧化层10去掉，并根据实际需要选择性地对单晶硅片3进行减薄，形成如图5的结构；
[0052]f)在单晶硅片3上形成贯通至重掺杂区5的凹槽6 ;例如可通过KOH或者本领域技术人员所熟知的其它材料对单晶硅片3进行腐蚀，形成贯通至重掺杂区5的凹槽6，从而将重掺杂区5露出；
[0053]g)在所述凹槽6中设置连接重掺杂区5的金属部7，作为压敏电阻膜层的引线连接端O
[0054]本发明压力传感器的制造方法，采用先制备压敏电阻，然后键合减薄的方式，使得压敏电阻膜层在进行离子注入、键合减薄的步骤后具有较高的厚度均匀性，从而可以避免先键合减薄后离子注入步骤中压敏电阻膜层发生塑性变形引入的压敏电阻阻值的误差，最终保证了压敏电阻的准确性，有利于提高压力传感器的性能和传感器的小型化制造；利用KOH等材料将单晶硅片腐蚀至重掺杂区的表面，沉积金属部，从压敏电阻膜层的上表面引出信号端，降低了因金属部与单晶硅材料热膨胀系数不同而导致的对压敏电阻的影响。
[0055]在上述传感器的制造方法中，首先是对衬底进行刻蚀，然后对SOI硅片或外延片进行处理；对于本领域的技术人员来说，也可以先对SOI硅片或外延片进行处理，再对衬底进行刻蚀。也就是说，上述制造方法中步骤a)、步骤b)的优先顺序对最终的压力传感器没有实质影响。
[0056]虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种压力传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在衬底(I)上刻蚀出内腔⑶； b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层(2); c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧键合在衬底(I)的上端，并使其悬置在衬底内腔(8)的上方； e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧减薄至预定的厚度； f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区(5)的凹槽(6); g)在所述凹槽(6)中设置连接重掺杂区(5)的金属部(7)。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述步骤a)中，通过干法或者湿法在衬底(I)上刻蚀出内腔(8)。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述步骤b)中还包括形成SOI硅片或外延片的步骤:通过氧化层(10)将单晶硅片(3)键合或外延在硅衬底(9)上。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述步骤f)中，通过腐蚀的方式形成凹槽￠)。5.一种压力传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: a)在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层(2); b)在衬底⑴上刻蚀出内腔⑶； c)将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧键合在衬底(I)的上端，并使其悬置在衬底内腔(8)的上方； e)将SOI硅片或外延片远离重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)的一侧减薄至预定的厚度； f)在SOI硅片或外延片的表面形成贯通至重掺杂区(5)的凹槽(6); g)在所述凹槽(6)中设置连接重掺杂区(5)的金属部(7)。6.—种压力传感器，其特征在于:包括具有内腔(8)的衬底(1)，所述衬底(I)的上表面通过绝缘层(2)键合有悬置在内腔(8)上方的压敏电阻膜层，所述压敏电阻膜层包括单晶硅片(3)，还包括形成在单晶硅片(3)邻近内腔(8) —侧的重掺杂区(5)、轻掺杂区(4);在所述单晶硅片(3)的上端对应地设置有贯通至重掺杂区(5)的凹槽￠)，所述凹槽(6)中设置有连接重掺杂区(5)的金属部(7)。7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于:所述重掺杂区(5)、轻掺杂区(4)分别设置有多个。8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于:其中，每个重掺杂区(5)上方的凹槽(6)连通在一起，构成一分布在单晶硅片(3)上端的环形槽。9.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于:所述凹槽￠)的横截面呈矩形或倒立的梯形。10.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于:所述绝缘层(2)为二氧化硅。
【专利摘要】本发明公开了一种压力传感器的制造方法及压力传感器，在衬底上刻蚀出内腔；在SOI硅片或者外延片的表面形成重掺杂区、轻掺杂区，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成绝缘层；将SOI硅片或外延片形成有重掺杂区、轻掺杂区的一侧键合在衬底的上端；将SOI硅片或外延片减薄至预定的厚度。本发明的制造方法，采用先制备压敏电阻，然后键合减薄的方式，使得压敏电阻具有较高的厚度均匀性，从而可以避免先键合减薄后注入步骤中压敏电阻膜层发生塑性变形引入的压敏电阻阻值的误差，保证了压敏电阻的准确性，有利于提高压力传感器的性能和传感器的小型化制造。
【IPC分类】H01L29/84, H01L21/8222
【公开号】CN104900714
【申请号】CN201510289692
【发明人】孙艳美
【申请人】歌尔声学股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
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