CN105905866B - 一种复合传感器及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器加工技术领域，尤其涉及复合传感器及制造方法，复合传感器，包括，硅衬底，硅衬底中的至少一个第一预定空腔、至少一个第二预定空腔、至少一个第三预定空腔；在硅衬底表面预定位置形成有若干个用以形成加速度传感器、压力传感器、温度传感器的半导体掺杂电阻，半导体掺杂电阻与导电线电连接；于至少一个第一预定空腔上方的悬空硅膜形成第一释放槽，于至少一个第三预定空腔上方的悬空硅膜中形成第二释放槽，第一释放槽结合第二释放槽形成一悬空释放结构；加速度传感器可动结构外部设置有限位挡板，该限位挡板具有精确的过载限位保护作用，另外其过载限位装置的结构简单，制作过程相对较容易掌握，有利于产品的批量生产。

Description

一种复合传感器及制造方法

技术领域

本发明涉及传感器加工技术领域，尤其涉及基于MEMS加工工艺制成的复合传感器及制造方法。

背景技术

随着MEMS技术的不断发展，硅微机械加工工艺的日趋成熟，集成硅微机械加速度传感器和压力传感器及温度传感器的复合传感器由于其价格低、精度高和适合于批量生产，因此有广泛的使用。

申请号为CN104058361A的中国发明专利公开了一种基于预制空腔SOI基片的集成压阻式加速度计与压力计的加工方法，如图1所示，所述加速度计包括硅制底座，硅制悬臂梁，硅制敏感质量块，硅制力敏电阻，以及金属引线。所述压力计包括硅制底座，硅制敏感膜片，硅制力敏电阻，以及金属引线。其特征在于，所述方法包括以下步骤：力敏电阻加工步骤，在所述预制空腔SOI基片的器件层上加工出一定掺杂浓度的电阻条；金属引线层加工步骤，在所述加工有力敏电阻的SOI基片上加工金属引线层；可动悬臂梁和质量块加工步骤，在所述加工有力敏电阻的SOI基片上深刻蚀至预制空腔，释放可动悬臂梁和质量块结构；键合盖片加工步骤，在完成释放后的加速度计上键合盖片，以保护可动结构。本发明采用带有预制空腔的单器件层SOI单晶硅圆片通过深刻蚀方法制备加速度计和压力计的可动硅力敏结构件，该方法能够在单面单步工艺中加工出完全对称，侧面垂直度高，厚度和尺寸精确的弹性梁-质量块结构，实现力敏结构的精密控制。相对表面牺牲层释放技术可以更为精确控制固支结构尺寸并获得力学性能更好的较厚单晶硅结构。相对于(111)硅片上的各向异性腐蚀制备空腔结构的方法与IC工艺兼容性和工艺重复性更好。

上述技术方案的缺陷在于：加速度传感器部分其过载保护依靠预制的埋腔深度c₁和保护盖帽到加速度传感器质量块顶层的间距c₂来实现。通常埋腔深度c₁由刻蚀形成，进而在制作过程中能够掌控埋腔深度c₁；而c₂的控制相对较难，因为c₂不仅与盖帽内的腔深c₃有关，还与加速度传感器上的质量块厚度c₄有关，而通常质量块由电镀金属实现，众所周知电镀工艺的保持相对一致性较困难，电镀工艺在晶圆级制程之中的制作误差通常在15％左右，这就导致了在同一片晶圆上加工的传感器，有的限位间距c2达到了限位距离要求，而有的限位间距c₂过大，无法实现其限位保护目的，而有的限位间距c₂又过小，限制了加速度传感器的正常量程，进而导致加速度传感器的检测准确率降低，简言之，现有技术中采用的限位保护机构设计不能被准确的掌控，进而在生产过程中易出现大量的不合格产品。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种带有机械式悬空过载限位保护装置复合传感器，机械式悬空过载限位保护装置的结构简单，具有精确的过载限位保护作用，制作过程相对较容易掌握，有利于产品的批量生产。

本发明的另一个目的在于，提供一种带有机械式悬空过载限位保护装置复合传感器的制作方法，通过刻蚀工艺形成机械式悬空释放结构，刻蚀工艺较容易控制整个晶圆加工工艺的一致性，在批量生产过程中，能够保证每个复合传感器均具有稳定精确的过载限位保护装置，提高产品合格率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合传感器，其中，包括，

硅衬底，形成于所述硅衬底内的至少一个第一预定空腔及其上方的悬空硅膜、至少一个第二预定空腔及其上方的悬空硅膜，以及位于所述至少一个第一预定空腔上方悬空硅膜中的至少一个第三预定空腔及其上方的悬空硅膜；

在所述硅衬底表面预定位置形成有若干个用以分别形成加速度传感器、压力传感器、温度传感器的半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；

于所述至少一个第一预定空腔上方的悬空硅膜中形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置；

于所述至少一个第三预定空腔上方的悬空硅膜中形成第二释放槽、限位挡板，并形成第二连接件，所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；其中，所述限位挡板一端连接硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端连接衬底，另一端与第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。

优选地，上述的复合传感器，其中，还包括，

第一半导体掩膜层，设置于所述硅衬底表面，所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；

钝化层，设置于所述第一半导体掩膜层上方。

优选地，上述的复合传感器，其中，还包括：

质量块，形成在于所述钝化层上表面且位于所述悬空释放结构上方。

优选地，上述的复合传感器，其中，还包括：

第二半导体掩膜层，设置于所述至少一个第三预定空腔内表面。

优选地，上述的复合传感器，其中，还包括：

保护盖板，位于所述悬空释放结构上方。

一种复合传感器的制造方法，其中，具体包括，

提供具有至少一个第一预制空腔及其上方的悬空硅膜和/或至少一个第二预制空腔及其上方的悬空硅膜的硅衬底；

于所述至少一个第一预制空腔上的第一悬空硅膜中形成至少一个第三预定空腔；

于所述硅衬底的表面形成有若干个用以形成压力传感器、加速度传感器、温度传感器的半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；

于所述至少一个第一预定空腔上方的第一悬空硅膜中形成一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置，

于所述至少一个第三预定空腔上方的悬空硅膜中形成第二释放槽、限位挡板，并形成第二连接件，以使所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；

其中，所述限位挡板一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端连接衬底，另一端与第一预定空腔上方的悬空硅膜结构连接。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，还包括，

于所述硅衬底表面形成第一半导体掩膜层，

于所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；

于所述第一半导体掩膜层上方形成钝化层。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，还包括，

于在所述悬空释放结构的可动结构之上的所述钝化层形成一质量块。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，还包括：

于所述至少一个第三预定空腔内表面形成第二半导体掩膜层。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，还包括：于所述悬空释放结构上方形成一保护盖板。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，其中制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于所述硅衬底表面形成若干个第一类图形；

刻蚀所述第一类图形以形成第一类图形沟槽；

于高温无氧环境下做退火处理以在硅衬底中形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于一具有掩膜层的硅衬底上采用各向异性刻蚀方法形成若干个第一级沟槽；

对第一级沟槽做各向同性刻蚀处理，以使所述相邻第一级沟槽的底部联通；

去除所述掩膜层；

于所述第一级沟槽表面生长半导体材料，所述半导体材料填充所述第一级沟槽以形成所述悬空硅膜结构；从而在所述硅衬底中形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，于所述衬底硅的晶向为<111>方向时，制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于所述衬底硅上开设有若干个矩形孔；

刻蚀所述矩形孔以形成矩形孔槽；

于所述矩形孔槽的侧壁生长一侧壁保护层；

继续刻蚀所述矩形孔槽以使所述矩形孔槽达到一预定深度；

横向刻蚀所述矩形孔槽，以使所述矩形孔槽底部联通；

于所述矩形孔槽表面生长半导体材料，所述半导体材料填充所述矩形孔槽开口以在硅衬底中形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

优选地，上述的复合传感器的制造方法，其中，制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于所述衬底硅上刻蚀形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔；

于所述衬底硅上设置一器件层，以使所述器件层覆盖所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔；

减薄所述器件层。

上述的复合传感器的制造方法，其中，于所述第一预制空腔上方的悬空硅膜结构中形成至少一个第三预定空腔；具体包括：

于所述至少一个第一预制空腔上方的悬空硅膜结构中制作形成所述至少一个第三预定空腔；

优选地，于所述至少一个第三预定空腔表面生成一第二掩膜层。

本发明的有益效果为：

一方面，本发明提供的复合传感器，于所述加速度传感器可动结构的外部设置有限位挡板，该限位挡板具有精确的限位过载保护作用，另外悬空释放结构的结构简单，制作过程相对较容易掌握，有利于产品的批量生产。

另一方面，本发明提供带有机械式悬空过载限位装置复合传感器的制作方法，通过刻蚀形成机械式悬空释放结构，容易控制整个晶圆加工工艺的一致性，在批量生产过程中，能够保证每个复合传感器均具有稳定精确的过载限位保护装置，提高产品合格率。

附图说明

图1为现有技术中一种复合传感器的结构；

图2为本发明中一种复合传感器结构横截面示意图；

图3为本发明中一种复合传感器结构俯视示意图；

图4A为本实施例所述的预制有空腔的晶圆结构横截面示意图；

图4B为本实施例所述的预制有空腔的晶圆结构俯视示意图；

图5A为实施例掺杂电阻及生长第一层掩膜层结构横截面示意图；

图5B为实施例掺杂电阻及生长第一层掩膜层结构俯视示意图；

图6为实施例刻蚀电接触孔结构横截面示意图；

图7为实施例沉积导电线结构横截面示意图；

图8为实施例生长钝化层结构横截面示意图；

图9为实施例沉积质量块结构横截面示意图；

图10A为实施例刻蚀钝化层以显露部分导电线结构横截面示意图；

图10B为刻蚀形成悬空释放结构后的结构横截面示意图

图10C为刻蚀形成悬空释放结构后的结构俯视示意图；

图11为实施例中键合保护盖板的结构横截面示意图；

图12A～12D为实施例中预制空腔的一种实施方式示意图；

图13A～13D为实施例中预制空腔的一种实施方式示意图；

图14A～14E为实施例中预制空腔的一种实施方式示意图；

图15为实施例中复合传感器的结构示意图；

图16为实施例中第一预定空腔、第二预定空腔、及第三预定空腔的一种排列示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施实例的示意图中示意性的表示第一预定空腔、第二预定空腔及第三预定空腔的个数为一，根据实际应用需求，可以分别形成多个第一预定空腔、第二预定空腔及第三预定空腔，以后不再赘述。

实施例一

如图2、图3所示，一种复合传感器，其中，

硅衬底1，以及形成于所述硅衬底1内的第一预定空腔2、第二预定空腔3，以及位于所述第一预定空腔2上方悬空硅膜中的第三预定空腔4；其中，优选地，所述第三预定空腔4内表面可设置有第二半导体掩膜层32。

在所述硅衬底1表面预定位置形成有若干个用以分别形成加速度传感器5、压力传感器6、温度传感器7的半导体掺杂电阻8，所述半导体掺杂电阻8与导电线9电连接；

于所述第一预定空腔2上方的悬空硅膜中形成第一释放槽20、第一连接件21，所述第一释放槽20避开所述半导体掺杂电阻8设置；

于所述第三预定空腔4上方的悬空硅膜中形成第二释放槽30、限位挡板10，并形成第二连接件31，所述第一释放槽20结合所述第二释放槽30形成一悬空释放结构；其中，所述限位挡板10一端连接硅衬底1，另一端自由悬空，所述第一连接件21、第二连接件31一端连接衬底硅1，一端与第一预定空腔2上方悬空硅膜连接。在所述硅衬底表面形成所述半导体掺杂电阻8。

作为进一步优选实施方案，于上述的复合传感器基础之上，还包括，

第一半导体掩膜层12，设置于所述硅衬底1、上表面，所述第一半导体掩膜层12上形成有接触孔，所述导电线9通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻8电连接；

钝化层13，设置于所述第一半导体掩膜层12上方。

质量块14，形成在于所述钝化层13上表面且位于所述悬空释放结构上方。

保护盖板15，位于所述悬空释放结构上方。

上述技术方案中，通过于所述加速度传感器可动结构的外部设置有限位挡板，该限位挡板为机械限位结构，具有精确的限位过载保护作用，提高产品合格率，另外其限位装置的结构简单，制作过程相对较容易掌握，有利于产品的批量生产。

本申请中，其限位过载保护装置由悬空释放结构形成，通过悬空释放结构中的限位挡板实现其限位目的，不需要设计任何淀积牺牲层、图形化的牺牲层即可实现，结构简单，另外上述的复合传感器，仅仅需要采用最多两片晶圆即可制成，其有利于复合传感器降低成本。

实施例二

一种复合传感器的制造方法，其中，

提供具有至少一个第一预制空腔和/或至少一个第二预制空腔的硅衬底；

于所述至少一个第一预制空腔内的悬空硅膜中形成至少一个第三预定空腔；优选地，于所述至少一个第三预定空腔内表面形成第二半导体掩膜层。

于所述硅衬底上方形成有若干个用以形成压力传感器、加速度传感器、温度传感器的半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；

于所述至少一个第一预定空腔上方的悬空硅膜中形成第一连接件、第一释放槽，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置，

于所述至少一个第三预定空腔上方的悬空硅膜形成第二释放槽、限位挡板，并形成第二连接件，以使所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；

其中，所述限位挡板一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端连接衬底硅，一端与第一预定空腔上方悬空硅膜连接。

作为进一步优选实施方案，于上述的复合传感器的制造方法中，还包括，

于所述硅衬底表面形成第一半导体掩膜层，

于所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；

于所述第一半导体掩膜层上方形成钝化层，

优选地，所述钝化层上表面形成一质量块以使所述质量块位于所述悬空结构上方；

优选地，于所述悬空释放结构的可动结构上方形成一保护盖板。

列举一具体实施方式。

如图4A～4B、图15所示，步骤S1、提供所述硅衬底100，在所述硅衬底上制作用于形成悬空释放结构的第一预制空腔101以及第二预制空腔102；加速度传感器的可动结构位于所述第一预制空腔上端，所述加速度传感器的可动结构包括第一连接件和质量块，第一预制空腔101与第二预制空腔102相互独立。第一预制空腔101的高度为h1，第一预制空腔101的高度h1用以限制质量块垂直运动的距离，尤其是质量块垂直向下运动的距离(即-Z方向的限位)，第一预制空腔101的高度h1还可以用来调节空气阻尼，改善加速度传感器的动态性能。第一预制空腔101上的悬空硅膜厚度为d₁。

步骤S2、在所述第一预制空腔101内的悬空硅膜中形成用以制作所述悬空释放结构的第三预定空腔103；第三预定空腔103的高度为h2，第三预定空腔103的高度h2用以限制质量块垂直运动的距离，尤其是质量块垂直向上运动的距离(即+Z方向的限位)，第三预定空腔103上的悬空硅膜厚度为d₂。其中第一预定空腔101低于第三预定空腔103的高度为d₃。第一预制空腔101上的悬空硅膜厚度为d₁、第三预定空腔103内悬空硅膜厚度为d₂、及第一预定空腔101低于第三预定空腔103的高度为d₃均采用刻蚀形成，进而使得整个晶圆加工保持一致性。加速度传感器的第一连接件厚度匹配第一预制空腔上的悬空硅膜厚度d₁。其中，第一预制空腔101上的悬空硅膜厚度d₁、第一预定空腔101与第三预定空腔103之间的高度差d₃由加速度传感器的量程、灵敏度、第一连接件的宽度、质量块的重量联合确定；第三预定空腔103上悬空硅膜厚度d₂由限位过载保护挡板的强度确定。第一预制空腔101的高度h1由加速度传感器的量程确定；第三预定空腔103的高度h2由加速度的量程确定。

如图5A～5B所示，步骤S3、于所述硅衬底表面生长所述第一掩膜层105；第一掩膜层105可由氧化硅材料形成。对所述硅衬底表面进行掺杂、活化处理以形成若干个所述半导体掺杂电阻104，其中，所述半导体掺杂电阻104包括用以形成所述压力传感器和加速度传感器的应力敏感电阻、用以形成所述温度传感器的温度敏感电阻。

如图6所示，步骤S4、于所述第一掩膜层105表面刻蚀一用以连通所述掺杂电阻所述电接触孔106，如图7所述，并于所述电接触孔内沉积导电线107；

如图8所示，步骤S5、于所述导电线107、所述第一掩膜层105表面形成一钝化层108；

如图9所示，步骤S6、于所述第一预制空腔101对应的所述钝化层108表面形成一质量块109结构；

如图10A所示，步骤S7、刻蚀所述钝化层108，以使所述部分导电线107显露；

如图10B、10C所示，步骤S8、于所述预定位置刻蚀所述第一预定空腔101上方的悬空硅膜、第一掩膜层105、钝化层108，形成第一释放槽112、和第一连接件114，于所述预定位置刻蚀第三预定空腔103上方的悬空硅膜、第一掩膜层105、钝化层108，形成第二释放槽113、限位挡板110，并形成第二连接件115.所述限位挡板110一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件114、第二连接件115一端连接硅衬底，另一端连接所述第一预定空腔101上面的悬空硅膜。进一步地，其中，所述压力传感器的敏感膜厚度匹配所述第一连接件114的厚度。

如图11所示，步骤S9、键合保护盖板111，以保护所述复合传感器的可动结构，并形成压力传感器201、加速度传感器202及温度传感器203。

采用上述方法形成的复合传感器，通过刻蚀形成机械式悬空释放结构，由于刻蚀较容易控制整个晶圆加工工艺的一致性，在批量生产过程中，能够保证每个复合传感器均具有稳定精确的限位过载保护装置，提高产品合格率。

实施例三、

在实施例二中，对于第一预定空腔101、第二预定空腔102、及第三预定空腔103的制作顺序为：先制作第一预定空腔101及第二预定空腔102，然后在第一预制控制101的悬空硅膜结构中形成第三预制空腔103。此种情况下，压力传感器的敏感膜厚度匹配所述第一连接件114的厚度。

本实施例中，如图16所示，于第一预定空腔101、第二预定空腔102、及第三预定空腔103的制作顺序做部分调整，实施例三提供的制作步骤可以与实施例二获得同样的技术效果，具体地，先在硅衬底100上制作形成第一预制空腔101，然后在硅衬底与第一预制内腔101之间形成第二预制空腔102，同时在第一预制空腔101上的悬空硅膜结构中形成第三预制空腔103，其中第二预制空腔102设置于第一预制空腔101的垂直方向且与第一预制空腔101及第三预制空腔103相互独立。此种情况下，压力传感器的敏感膜厚度匹配所述限位挡板的厚度，本实施例的后续步骤与实施例二相同，此处不做赘述。

实施例四

作为进一步优选实施方案，上述复合传感器的制造方法，其中，于所述步骤S1中，其中制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

步骤S100、于所述硅衬底表面光刻形成若干个第一类图形；上述第一类图形可为图12A排列的矩形，也可为图12B排列的圆形，也可为图12C排列的圆形，但不限于以上几种图形和排列方式。

步骤S101、刻蚀所述第一类图形以形成第一类图形沟槽；进一步地，刻蚀可采用深反应离子刻蚀DRIE技术，如图12D所示。

步骤S102、于高温无氧环境下做退火处理以形成所述第一预制空腔、和/或所述第二预制空腔。进一步地，高温无氧环境的温度可为1000℃～1300℃，其反应气体可为氢气或氩气，退火时间可为5min～60min，利用高温下衬底硅表面的硅原子会发生迁移的这一物理特征形成上述第一预制空腔、上述第二预制空腔，第一预制空腔及第二预制空腔的高度范围为0.3μm～30μm，悬空硅膜厚度范围为0.3μm～10μm。

实施例五

作为进一步优选实施方案，上述复合传感器的制造方法，其中，于所述步骤S1中，所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

如图13A所示，步骤S110、于一具有掩膜层1001的硅衬底100上采用各向异性刻蚀方法形成若干个第一级沟槽1002；各向异性刻蚀方法可为DRIE刻蚀技术。

如图13B所示，步骤S111、对第一级沟槽1002做各向同性刻蚀处理，以使所述相邻第一级沟槽1002的底部联通以形成空腔1003；各向同性刻蚀方法可为RIE刻蚀技术。

如图13C所示，步骤S112、去除所述掩膜层1001；

如图13D所示，步骤S113、于所述第一级沟槽1002表面生成半导体材料悬填充所述第一级沟槽1002以形成悬空硅膜结构；从而在所述硅衬底内形成所述第一预制空腔、和/或所述第二预制空腔。

实施例六

作为进一步优选实施方案，上述复合传感器的制造方法，其中，于所述衬底硅的晶向为<111>方向时，所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

如图14A所示，步骤120、于所述衬底硅100上开设有若干个矩形孔1100；

如图14B所示，步骤S121、刻蚀所述矩形孔1100以形成矩形孔槽1101；

步骤S122、于所述矩形孔槽1101的侧壁生长一侧壁保护层1102；

如图14C所示，步骤S123、继续刻蚀所述矩形孔槽1101以使所述矩形孔槽达到一预定深度；

如图14D所示，步骤S124、横向刻蚀所述矩形孔槽1101，以使所述矩形孔槽1101底部联通；横向刻蚀可采用KOH(氢氧化钾)、TMAH(四甲基氢氧化铵)等溶液进行横向刻蚀。

如图14E所示，步骤S125、于所述矩形孔槽表面悬空生长半导体材料1103，以填充所述矩形孔槽开口形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

实施例七

作为进一步优选实施方案，上述复合传感器的制造方法，其中，于所述步骤S1中，其中，制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

步骤S131、于所述衬底硅上刻蚀形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔；

步骤S132、于所述衬底硅上设置一器件层，以使所述器件层覆盖所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔；器件层可通过键合方式与衬底连接。

优选地，还可包括，步骤S133、减薄所述器件层。

进一步地，上述复合传感器的制造方法，其中，于所述步骤S2中，具体包括：

步骤201、于所述第一预制空腔上方的悬空硅膜结构中制作形成所述至少一个第三预定空腔；

步骤202、于所述第三预定空腔表面生成一第二掩膜层。

上述四种方法均可以形成第一预制空腔、第二预制空腔，另外第三预制空腔也可采用上述四种方法之中的任意一种。

如果期望的话，这里所讨论的不同功能可以以不同顺序执行和/或彼此同时执行。此外，如果期望的话，以上所描述的一个或多个功能可以是可选的或者可以进行组合。

如果期望的话，上文所讨论的各步骤并不限于各实施例中的执行顺序，不同步骤可以以不同顺序执行和/或彼此同时执行。此外，在其他实施例中，以上所描述的一个或多个步骤可以是可选的或者可以进行组合。

虽然本发明的各个方面在独立权利要求中给出，但是本发明的其它方面包括来自所描述实施方式的特征和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的组合，而并非仅是权利要求中所明确给出的组合。

这里所要注意的是，虽然以上描述了本发明的示例实施方式，但是这些描述并不应当以限制的含义进行理解。相反，可以进行若干种变化和修改而并不背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种复合传感器，其特征在于，包括，

硅衬底，形成于所述硅衬底内的至少一个第一预定空腔及其上方的悬空硅膜、至少一个第二预定空腔及其上方的悬空硅膜，以及位于所述至少一个第一预定空腔上方的悬空硅膜中的至少一个第三预定空腔及其上方的悬空硅膜；

在所述硅衬底表面预定位置形成有若干个用以分别形成加速度传感器、压力传感器、温度传感器的半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；

于所述至少一个第一预定空腔上方的悬空硅膜中形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置；

于所述至少一个第三预定空腔上方的悬空硅膜中形成第二释放槽、限位挡板，并形成第二连接件；所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；其中，所述限位挡板一端连接硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端连接所述硅衬底，另一端与所述第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。

2.根据权利要求1所述的复合传感器，其特征在于，还包括，

第一半导体掩膜层，设置于所述硅衬底表面，所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；

钝化层，设置于所述第一半导体掩膜层上方。

3.根据权利要求2所述的复合传感器，其特征在于，还包括：

质量块，形成在于所述钝化层上表面且位于所述悬空释放结构上方。

4.根据权利要求1所述的复合传感器，其特征在于，还包括：

第二半导体掩膜层，设置于所述至少一个第三预定空腔内表面。

5.根据权利要求1所述的复合传感器，其特征在于，还包括：

保护盖板，位于所述悬空释放结构上方。

6.一种复合传感器的制造方法，其特征在于，

提供具有至少一个第一预制空腔及其上方的悬空硅膜和/或至少一个第二预制空腔及其上方的悬空硅膜的硅衬底；

于所述至少一个第一预制空腔上的悬空硅膜中形成至少一个第三预定空腔；

于所述硅衬底表面形成有若干个用以形成压力传感器、加速度传感器、温度传感器的半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；

于所述至少一个第一预定空腔上方的悬空硅膜中形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置，

于所述至少一个第三预定空腔上方的悬空硅膜中形成第二释放槽、限位挡板，并形成第二连接件；以使所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；

其中，所述限位挡板一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端连接所述硅衬底，另一端与所述第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。

7.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，还包括，

于所述硅衬底表面形成第一半导体掩膜层，

于所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；

于所述第一半导体掩膜层上方形成钝化层。

8.根据权利要求7所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，还包括，

所述钝化层上表面形成一质量块以使所述质量块位于所述悬空结构上方。

9.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，还包括：

于所述至少一个第三预定空腔内表面形成第二半导体掩膜层。

10.根据权利要求6所述的一种复合传感器的制造方法，其特征在于，还包括：于所述悬空释放结构上方形成一保护盖板。

11.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，其中制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于所述硅衬底表面形成若干个第一类图形；

刻蚀所述第一类图形以形成第一类图形沟槽；

于高温无氧环境下做退火处理以在硅衬底中形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

12.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，其中制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于一具有掩膜层的硅衬底上采用各向异性刻蚀方法形成若干个第一级沟槽；

对第一级沟槽做各向同性刻蚀处理，以使相邻所述第一级沟槽的底部联通；

去除所述掩膜层；

于所述第一级沟槽表面生长半导体材料，所述半导体材料填充所述第一级沟槽以形成所述悬空硅膜结构；从而在所述硅衬底中形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

13.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，其中，于所述衬底硅的晶向为<111>方向时，制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于所述衬底硅上开设有若干个矩形孔；

刻蚀所述矩形孔以形成矩形孔槽；

于所述矩形孔槽的侧壁生长一侧壁保护层；

继续刻蚀所述矩形孔槽以使所述矩形孔槽达到一预定深度；

横向刻蚀所述矩形孔槽，以使所述矩形孔槽底部联通；

于所述矩形孔槽表面悬空生长半导体材料，所述半导体材料填充所述矩形孔槽开口以在硅衬底中形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔。

14.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，其中，制成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔的具体步骤包括：

于所述衬底硅上刻蚀形成所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔；

于所述衬底硅上设置一器件层，以使所述器件层覆盖所述至少一个第一预制空腔、和/或所述至少一个第二预制空腔；

减薄所述器件层。

15.根据权利要求6所述的复合传感器的制造方法，其特征在于，

于所述第一预制空腔上的悬空硅膜结构中形成至少一个第三预定空腔；具体包括：

于所述至少一个第一预制空腔上方的悬空硅膜结构中制作形成所述至少一个第三预定空腔；

于所述至少一个第三预定空腔表面生成一第二掩膜层。