專利名稱：一種mems壓力敏感芯片及其制作方法
技術領域：
本發明涉及微電子機械系統(MEMS)壓力敏感芯片領域，具體為一種MEMS壓力敏 感芯片，本發明還涉及該芯片的制作方法。
(二)
背景技術：
基于微電子機械系統(MEMS)的微機械敏感器件以其體積小、成本低、結構簡單、 可與處理電路集成等優點得到廣泛應用和迅速發展。 壓力敏感芯片作為壓力傳感器的核心器件，是微電子機械系統(MEMS)中最早的 商業產品，壓阻式敏感芯片由于具有輸出信號大、信號處理簡單等優點得到了越來越廣泛 的應用，其對大氣壓力的檢測有很多重要的應用，如預測天氣變化、測量高度等。對于檢測 大氣壓力的壓力敏感器件，工作壓力范圍在100kPa左右，屬于絕對壓力敏感器件，其對芯 片的線性度和零點輸出的一致性提出了更高的要求；此外，100kPa的量程決定了敏感膜的 厚度是很小的。 現有的MEMS壓力敏感芯片的制作方法，采用先腐蝕背腔后形成電氣連接工藝，操 作中會造成很高的碎片率，進而降低芯片的成品率；此外采用現有的MEMS壓力敏感芯片的 制作方法，制作出的壓敏電阻和其電氣連接部分的光敏效應和遲滯效應長，且在結構上布 置于芯片上的壓敏電阻的應力集中度低，從而導致芯片的敏感線性度低。
(三)
發明內容
針對上述問題，本發明提供了一種MEMS壓力敏感芯片，其能有效提高芯片靈敏
度，提高芯片的成品率。 其技術方案是這樣的 —種MEMS壓力敏感芯片，其包括硅片、真空腔、玻璃基底、敏感電阻排布區、敏感 電阻排布區外部電氣連接件、對準標記組件，其特征在于所述硅片正反面的四角分別設置 有對準標記結構，所述硅片的正面的最大應力線性區為敏感電阻排布區，敏感電阻排布區 形狀為矩形，所述敏感電阻排布區內包括壓敏電阻、P+連接、N+隔離槽、鋁電極，所述壓敏電 阻具體為兩對橋接電阻，所述每個橋接電阻包括一對敏感電阻，所述敏感電阻具體為直線 電阻，所述每對橋接電阻的橋接電阻分別對稱排布于所述敏感電阻排布區四邊的兩對邊， 所述每個橋接電阻被所述W隔離槽包圍，所述橋接電阻的兩端分別通過所述P+連接連接所 述鋁電極，所述鋁電極分布于所述敏感電阻排布區四邊邊緣，所述鋁電極分布于所述橋接 電阻外邊緣； 其進一步特征在于 所述敏感電阻、P+連接和N+隔離槽均通過離子注入工藝注入而成；
所述敏感電阻具體成分為P—; —對所述敏感電阻通過所述P+連接串聯，通過所述P+連接串聯的所述敏感電阻所 形成的所述橋接電阻的整體形狀為矩形或直線。
3
—種MEMS壓力敏感芯片的制作方法 其包括硅片、真空腔、玻璃基底，其特征在于在所述硅片的正面最大應力線性區
布置敏感電阻排布區，然后通過離子注入工藝形成敏感電阻、P+連接和N+隔離槽，進而完成
所述硅片的正面的電氣連接，然后在所述硅片正面涂覆耐腐蝕保護膠后腐蝕所述硅片反面
使其形成背腔，最后將所述硅片的反面真空鍵合固定在所述玻璃基底上。
其進一步特征在于 其具體工藝步驟如下 (1)版圖設計通過軟件仿真方法找出硅片正面的最大應力線性區作為布置敏感 電阻排布區，對準標記結構設計在硅片正反面的的四角；
(2)在硅片雙面生長二氧化硅(Si02)的氧化層； (3)采用離子注入工藝離子分別在敏感電阻排布區注入形成敏感電阻、？+連接、^ 隔離槽； (4)采用低壓化學氣相淀積(LPCVD)工藝雙面淀積氮化硅層，刻蝕背面腐蝕窗口 ；
(5)在硅片正面刻引線孔，反刻鋁，合金，從而形成鋁電極，進而完成芯片的電氣連 接； (6)在硅片正面涂覆耐腐蝕保護膠，所涂覆的耐腐蝕保護膠完全覆蓋硅片正面的 所有元件； (7)腐蝕硅片反面，使硅片反面形成背腔； (8)硅片的正面去除耐腐蝕保護膠，硅片的背面腐蝕掉氮化硅層；
(9)硅片通過真空靜電鍵合固定在玻璃基底上，形成真空腔； 本發明的上述方法，由于完成所述硅片的正面的電氣連接后，在所述硅片正面涂 覆耐腐蝕保護膠后腐蝕所述硅片反面使其形成背腔，由于所述硅片正面涂覆耐腐蝕保護 膠，故在腐蝕反面時，其不會影響到正面的各部件，且由于有耐腐蝕保護膠的存在，所述硅 片的碎片率低，進而提高了芯片的成品率；此外由于本發明的芯片結構中，所述硅片正反面 的四角分別設置有對準標記結構，其在鍵合時中心部分無需再開辟對準標記區域，其增大 了有效鍵合面積，提高了鍵合強度；在芯片結構上由于所述壓敏電阻具體為兩對橋接電阻， 所述每個橋接電阻包括一對敏感電阻，所述敏感電阻具體為直線電阻，一對所述直線電阻 通過P+連接串聯，所述每對橋接電阻的橋接電阻分別對稱排布于所述敏感電阻排布區四邊 的兩對邊，所述每個橋接電阻被所述N+隔離槽包圍，所述橋接電阻的兩端分別通過所述P+ 連接連接所述鋁電極，采用上述結構的壓敏電阻，其應力區集中，線性好，從而提高靈敏度 和線性度；此外由于所述敏感電阻具體為直線電阻，一對所述直線電阻通過P+連接串聯，所 述每對橋接電阻的橋接電阻分別對稱排布于所述敏感電阻排布區四邊的兩對邊，所述每個 橋接電阻被所述N+隔離槽包圍，這其中N+隔離槽有效的減小了芯片的光敏效應和遲滯效 應；綜上所述，采用本發明后，能有效提高芯片靈敏度，提高芯片的成品率。
圖1是本發明的工藝流程圖； 圖2是本發明的主視圖的結構示意圖； 圖3為本發明的俯視圖結構示意圖。具體實施例方式
本發明中的芯片結構，見圖2、圖3，其包括硅片1、真空腔2、玻璃基底3、敏感電阻 排布區、敏感電阻排布區外部電氣連接件、對準標記組件14，硅片1正反面的四角分別設置 有對準標記結構5，硅片1的正面的最大應力線性區為敏感電阻排布區，敏感電阻排布區形 狀為矩形，敏感電阻排布區內包括壓敏電阻、P+連接8、 N+隔離槽9、鋁電極12，壓敏電阻具 體為兩對橋接電阻13，每個橋接電阻13包括一對敏感電阻7，敏感電阻7具體為直線電阻， 每對橋接電阻的橋接電阻13分別對稱排布于敏感電阻排布區四邊的兩對邊，每個橋接電 阻13被N+隔離槽9包圍，橋接電阻13的兩端分別通過P+連接8連接鋁電極12，鋁電極12 分布于敏感電阻排布區四邊邊緣，鋁電極12分布于橋接電阻13外邊緣；敏感電阻7、 P+連 接8和N+隔離槽9均通過離子注入工藝注入而成；敏感電阻7具體成分為P—;—對敏感電 阻7通過P+連接8串聯，通過P+連接8串聯的敏感電阻7所形成的橋接電阻13的整體形 狀為矩形或直線。 下面結合附圖1描述本發明的加工過程，在硅片1的正面最大應力線性區布置敏 感電阻排布區，然后通過離子注入工藝形成敏感電阻、P+連接部分和N+隔離槽，進而完成硅 片1的正面的電氣連接，然后在硅片1正面涂覆耐腐蝕保護膠4后腐蝕硅片反面使其形成 背腔ll，最后將硅片1的反面真空鍵合固定在玻璃基底3上。
具體工藝流程如下 (1)版圖設計通過軟件仿真方法找出硅片1正面的最大應力線性區作為布置敏 感電阻排布區，對準標記結構設計在硅片1正反面的的四角；
(2)在硅片1雙面生長Si02的氧化層6 ; (3)采用離子注入工藝離子分別在敏感電阻排布區內注入形成敏感電阻7、P+連接 8、N+隔離槽9 ; (4)采用低壓化學氣相淀積(LPCVD)工藝雙面淀積氮化硅層IO，刻蝕背面腐蝕窗 □; (5)在硅片1正面刻引線孔，反刻鋁，合金，從而形成鋁電極12，進而完成芯片的電 氣連接； (6)在硅片1正面涂覆耐腐蝕保護膠4，所涂覆的耐腐蝕保護膠4完全覆蓋硅片1 正面的所有元件； (7)腐蝕硅片1反面，使硅片1反面形成背腔11 ; (8)硅片1的正面去除耐腐蝕保護膠4，硅片1的背面腐蝕掉氮化硅層10 ;
(9)硅片1通過真空靜電鍵合固定在玻璃基底3上，形成真空腔2。
權利要求
一種MEMS壓力敏感芯片，其包括硅片、真空腔、玻璃基底、敏感電阻排布區、敏感電阻排布區外部電氣連接件、對準標記組件，其特征在于所述硅片正反面的四角分別設置有對準標記結構，所述硅片的正面的最大應力線性區為敏感電阻排布區，敏感電阻排布區形狀為矩形，所述敏感電阻排布區內包括壓敏電阻、P+連接、N+隔離槽、鋁電極，所述壓敏電阻具體為兩對橋接電阻，所述每個橋接電阻包括一對敏感電阻，所述敏感電阻具體為直線電阻，所述每對橋接電阻的橋接電阻分別對稱排布于所述敏感電阻排布區四邊的兩對邊，所述每個橋接電阻被所述N+隔離槽包圍，所述橋接電阻的兩端分別通過所述P+連接連接所述鋁電極，所述鋁電極分布于所述敏感電阻排布區四邊邊緣，所述鋁電極分布于所述橋接電阻外邊緣，其包括振膜、背極板、基體，其特征在于所述振膜包括振膜中心部分、直梁、旋轉梁、窄槽，所述振膜的圓弧處為所述旋轉梁，所述旋轉梁連接外部的直梁，所述旋轉梁與所述振膜中心部分的連接處開有窄槽，所述基體底部對應上部振膜位置有深度可調的空腔，所述空腔的上部基體部分即為所述背極板。
2. 根據權利要求1所述的一種MEMS壓力敏感芯片，其特征在于所述敏感電阻、P+連 接和N+隔離槽均通過離子注入工藝注入而成。
3. 根據權利要求2所述的一種MEMS壓力敏感芯片，其特征在于所述敏感電阻具體成 分為P—。
4. 根據權利要求3所述的一種MEMS壓力敏感芯片，其特征在于一對所述敏感電阻通 過所述P+連接串聯，通過所述P+連接串聯的所述敏感電阻所形成的所述橋接電阻的整體形 狀為矩形或直線。
5. —種MEMS壓力敏感芯片的制作方法，其包括硅片、真空腔、玻璃基底，其特征在于 在所述硅片的正面最大應力線性區布置敏感電阻排布區，然后通過離子注入工藝形成敏感 電阻、？+連接和N+隔離槽，進而完成所述硅片的正面的電氣連接，然后在所述硅片正面涂覆 耐腐蝕保護膠后腐蝕所述硅片反面使其形成背腔，最后將所述硅片的反面真空鍵合固定在 所述玻璃基底上。
6. 根據權利要求5所述的一種MEMS壓力敏感芯片的制作方法，其特征在于 其具體工藝步驟如下(1) 版圖設計通過軟件仿真方法找出硅片正面的最大應力線性區作為布置敏感電阻 排布區，對準標記結構設計在硅片正反面的的四角；(2) 在硅片雙面生長二氧化硅(Si02)的氧化層；(3) 采用離子注入工藝離子分別在敏感電阻排布區注入形成敏感電阻、P+連接、N+隔離槽；(4) 采用低壓化學氣相淀積(LPCVD)工藝雙面淀積氮化硅層，刻蝕背面腐蝕窗口 ；(5) 在硅片正面刻引線孔，反刻鋁，合金，從而形成鋁電極，進而完成芯片的電氣連接；(6) 在硅片正面涂覆耐腐蝕保護膠，所涂覆的耐腐蝕保護膠完全覆蓋硅片正面的所有 元件；(7) 腐蝕硅片反面，使硅片反面形成背腔；(8) 硅片的正面去除耐腐蝕保護膠，硅片的背面腐蝕掉氮化硅層；(9) 硅片通過真空靜電鍵合固定在玻璃基底上，形成真空腔。
全文摘要
本發明為一種MEMS壓力敏感芯片。其能有效提高芯片靈敏度，提高芯片的成品率。其包括硅片、真空腔、玻璃基底、敏感電阻排布區、敏感電阻排布區外部電氣連接件、對準標記組件，其特征在于所述硅片正反面的四角分別設置有對準標記結構，所述硅片的正面的最大應力線性區為敏感電阻排布區，敏感電阻排布區形狀為矩形，所述敏感電阻排布區內包括壓敏電阻、P+連接、N+隔離槽、鋁電極，所述壓敏電阻具體為兩對橋接電阻，所述每個橋接電阻包括一對敏感電阻，所述敏感電阻具體為直線電阻，所述每對橋接電阻的橋接電阻分別對稱排布于所述敏感電阻排布區四邊的兩對邊，所述每個橋接電阻被所述N+隔離槽包圍。
文檔編號B81C1/00GK101776501SQ20101010207
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月28日 優先權日2010年1月28日
發明者周剛, 王樹娟, 郭玉剛, 陳會林, 陳曉亮 申請人:無錫市納微電子有限公司