CN202153165U - 一种电容式mems压力传感器 - Google Patents

一种电容式mems压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN202153165U
CN202153165U CN2011202477820U CN201120247782U CN202153165U CN 202153165 U CN202153165 U CN 202153165U CN 2011202477820 U CN2011202477820 U CN 2011202477820U CN 201120247782 U CN201120247782 U CN 201120247782U CN 202153165 U CN202153165 U CN 202153165U
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric capacity
capacitance
substrate
capacitive mems
pressure transducer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2011202477820U
Other languages
English (en)
Inventor
刘同庆
秦洪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUXI SENCOCH SEMICONDUCTOR CO Ltd
Original Assignee
WUXI SENCOCH SEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUXI SENCOCH SEMICONDUCTOR CO Ltd filed Critical WUXI SENCOCH SEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority to CN2011202477820U priority Critical patent/CN202153165U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202153165U publication Critical patent/CN202153165U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本实用新型公开了一种采用表面微机械加工工艺研制的电容式MEMS压力传感器，该压力传感器采用硅片作为基底，所述基底上进行离子注入掺杂作为电容下极板，基底掺杂区域上PECVD淀积一氮化硅层作为绝缘介质隔离层，所述对氮化硅层进行掩蔽刻蚀形成电容间隙及下电极引线孔；所述电容间隙内淀积磷硅玻璃作为牺牲层，平整化之后通过LPCVD淀积多晶硅作为电容上极板；所述电容上极板上通过多晶刻蚀形成牺牲层释放孔；所述采用溅射金属封闭牺牲层释放孔；所述电容上、下极板上还设有金属电极。该压力传感器采用了可以和集成电路工艺兼容的表面加工工艺，大大减小了传感器的尺寸，降低了成本，装置本身不仅性能稳定，受环境温度影响小，而且适于批量生产。

Description

一种电容式MEMS压力传感器
技术领域：
本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种采用表面微机械加工工艺研制的电容式MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)压力传感器。
背景技术：
MEMS压力传感器主要有压阻式传感器和电容式压力传感器两种。由于易受外界温度影响，所以压阻式压力传感器一般存在较大温度漂移，需进行温度补偿。硅电容式压力传感器是一种新型的传感器，与硅压阻式传感器相比，不仅工作原理、工艺路线和整体结构都有着相当大的差异，拥有独特的优点，是现代微机电压力传感器的一个重要分支和组成部分，也是目前通用的硅压阻式传感器的重要扩展。
国外硅电容式压力传感器的研究始于80年代初期，90年代开始在国际杂志上出现开发硅电容在工业领域应用的文章。1996年国际仪器仪表展览会上美国的罗斯蒙特公司开始宣传硅电容式传感器产品，到1997年国外的硅电容式压力传感器已经发展到比较成熟的阶段。由于其对生产工艺要求高、难度大，国内目前尚没有自主技术的工业用硅电容式压力传感器产品。日本富士公司和美国的罗斯蒙特公司等，都已经将硅电容式压力传感器商品化，并且逐步将金属电容传感器淘汰。新一代的硅电容式压力传感器从精度和长期稳定性方面都有了很大提高，如精度可达0.1％～0.075％，传感器在几年的使用时间里免维护，这些特点都是前一代传感器无法比拟的。
实用新型内容：
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种采用表面微机械加工工艺研制的电容式MEMS压力传感器，该压力传感器采用了可以和集成电路工艺兼容的表面加工工艺，缩小了芯片的尺寸。可以精确控制传感器的灵敏度及一致性，而且电容式压力传感器不受外界环境温度变化的影响，提高了传感器的耐高温能力。
本实用新型的具体技术方案如下：
一种电容式MEMS压力传感器，其特征在于，所述装置采用硅片作为基底，所述基底上进行离子注入掺杂作为电容下极板，基底掺杂区域上PECVD淀积一氮化硅层作为绝缘介质隔离层，所述对氮化硅层进行掩蔽刻蚀形成电容间隙及下电极引线孔；所述电容间隙内淀积磷硅玻璃作为牺牲层，平整化之后通过LPCVD淀积多晶硅作为电容上极板；所述电容上极板上通过多晶刻蚀形成牺牲层释放孔；所述采用溅射金属封闭牺牲层释放孔；所述电容上、下极板上还设有金属电极。
上述方案中，所述基底采用P型或N型抛光硅片。
上述方案中，所述多晶硅的上表面采用离子注入进行掺杂，背面通过磷硅玻璃在高温下的退火进行掺杂。
上述方案中，所述电容上极板采用干法或湿法工艺通过去除牺牲层以释放电容可动极板。
本发明的有益效果是，采用表面微机械加工工艺制备电容式压力传感器，避免了体硅工艺加工，大大减小了传感器的尺寸，降低了成本，装置本身不仅性能稳定，受环境温度影响小，而且适于批量生产。另外由于利用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)及LPCVD(低压化学汽相淀积)淀积的氮化硅和多晶硅层可以精确控制传感器的灵敏度，使得芯片的均匀性、一致性更好。还需指出的是，牺牲层淀积在深度可控的氮化硅槽中，有效的防止了释放过程中的粘连现象，同时由于采用氮化硅隔离介质，氮化硅侧壁起到释放阻挡墙的作用，降低了释放的难度，改善了牺牲层释放工艺中时间不容易控制的问题。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。
图1为本发明所述的采用表面微机械加工工艺的压力传感器截面结构图。
具体实施方式：
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，本实用新型所述的电容式MEMS压力传感器，该装置采用硅片作为基底，这种硅片通常为P型或N型抛光硅片。基底上进行离子注入掺杂作为电容下极板10，基底掺杂区域上PECVD淀积一氮化硅层11作为绝缘介质隔离层。对氮化硅层11进行掩蔽刻蚀形成电容间隙12及下电极引线孔(图中未标出)。电容间隙12内淀积磷硅玻璃作为牺牲层，平整化之后通过LPCVD淀积多晶硅作为电容上极板20。这种多晶硅的上表面采用离子注入进行掺杂，背面通过磷硅玻璃在高温下的退火进行掺杂。另外，电容上极板20上通过多晶刻蚀形成牺牲层释放孔21，并采用干法或湿法工艺通过去除牺牲层以释放电容可动极板22。电容上极板20上还采用溅射金属23封闭牺牲层释放孔21，具体而言就是真空溅射铝封闭释放孔并形成金属淀积，金属刻蚀之后合金化，完成电连接。这样在形成真空参考腔以后，电容上、下极板上再安设金属电极(金属下电极13，金属上电极24)。
本实用新型所述的电容式MEMS压力传感器具体实施方式包括以下步骤：
(1)依据压力传感器量程要求确定电容极板的面积、电容间隙以及可动极板的厚度，制作光刻版完成设计；
(2)准备P型或N型抛光硅片作为基底，进行离子注入完成电容固定极板的掺杂；
(3)PECVD淀积氮化硅，氮化硅厚度由(1)确定，并对氮化硅层进行刻蚀形成电容间隙及下电极引线孔；
(4)淀积磷硅玻璃作为牺牲层，牺牲层流平之后进行刻蚀，保留电容间隙内的磷硅玻璃；
(5)LPCVD淀积多晶硅层作为电容可动电极，进行离子注入并退火完成可动淀积掺杂；
(6)去除背面多晶，并对正面多晶硅层进行刻蚀，形成牺牲层释放孔及下电极引线孔；
(7)采用湿法或干法工艺去除牺牲层，释放电容可动极板；
(8)溅射金属封闭牺牲层释放孔，并形成上下金属电极；
(9)划片、封装、测试，完成压力传感器制备。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种电容式MEMS压力传感器，其特征在于，所述装置采用硅片作为基底，所述基底上进行离子注入掺杂作为电容下极板，基底掺杂区域上PECVD淀积一氮化硅层作为绝缘介质隔离层，所述对氮化硅层进行掩蔽刻蚀形成电容间隙及下电极引线孔；所述电容间隙内淀积磷硅玻璃作为牺牲层，平整化之后通过LPCVD淀积多晶硅作为电容上极板；所述电容上极板上通过多晶刻蚀形成牺牲层释放孔；所述采用溅射金属封闭牺牲层释放孔；所述电容上、下极板上还设有金属电极。
2.根据权利要求1的电容式MEMS压力传感器，其特征在于，所述基底采用P型或N型抛光硅片。
3.根据权利要求1的电容式MEMS压力传感器，其特征在于，所述多晶硅的上表面采用离子注入进行掺杂，背面通过磷硅玻璃在高温下的退火进行掺杂。
4.根据权利要求1的电容式MEMS压力传感器，其特征在于，所述电容上极板采用干法或湿法工艺通过去除牺牲层以释放电容可动极板。
CN2011202477820U 2011-07-14 2011-07-14 一种电容式mems压力传感器 Expired - Fee Related CN202153165U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011202477820U CN202153165U (zh) 2011-07-14 2011-07-14 一种电容式mems压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011202477820U CN202153165U (zh) 2011-07-14 2011-07-14 一种电容式mems压力传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202153165U true CN202153165U (zh) 2012-02-29

Family

ID=45693660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011202477820U Expired - Fee Related CN202153165U (zh) 2011-07-14 2011-07-14 一种电容式mems压力传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202153165U (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102607394A (zh) * 2012-03-26 2012-07-25 浙江大学 一种基于mems加工工艺的柱面电容传感器
CN103308239A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 Nxp股份有限公司 Mems电容式压力传感器
CN104155035A (zh) * 2014-08-26 2014-11-19 上海华虹宏力半导体制造有限公司 压力传感器的形成方法
WO2015051729A1 (zh) * 2013-10-08 2015-04-16 无锡华润上华半导体有限公司 电容式mems压力传感器
US9069959B2 (en) 2012-12-21 2015-06-30 Nxp B.V. Cryptographic circuit protection from differential power analysis
CN105571634A (zh) * 2015-12-08 2016-05-11 成都信息工程大学 基于安防传感器的压力扭曲撕裂的检测单元以及检测方法
CN107850505A (zh) * 2015-06-15 2018-03-27 芬兰国家技术研究中心股份公司 Mems电容式压力传感器以及制造方法
CN108775977A (zh) * 2018-06-21 2018-11-09 胡波 基于力平衡原理的电容式压力传感器
CN109399555A (zh) * 2017-08-18 2019-03-01 无锡华润上华科技有限公司 一种半导体器件的制备方法
WO2020237651A1 (zh) * 2019-05-31 2020-12-03 万魔有限公司 Mems电容传感器及其制备方法、电子设备
CN112362199A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 华中科技大学 一种介质插入型电容式压力传感器及其制备方法
CN114674485A (zh) * 2022-02-21 2022-06-28 华中科技大学 小量程mems电容式压力传感器及其制备方法
CN115655534A (zh) * 2022-10-31 2023-01-31 歌尔微电子股份有限公司 压力传感器及压力传感器的制作方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103308239A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 Nxp股份有限公司 Mems电容式压力传感器
US9772245B2 (en) 2012-03-08 2017-09-26 Ams International Ag MEMS capacitive pressure sensor
CN103308239B (zh) * 2012-03-08 2017-09-15 ams国际有限公司 Mems电容式压力传感器
CN102607394A (zh) * 2012-03-26 2012-07-25 浙江大学 一种基于mems加工工艺的柱面电容传感器
US9069959B2 (en) 2012-12-21 2015-06-30 Nxp B.V. Cryptographic circuit protection from differential power analysis
WO2015051729A1 (zh) * 2013-10-08 2015-04-16 无锡华润上华半导体有限公司 电容式mems压力传感器
CN104155035B (zh) * 2014-08-26 2016-06-29 上海华虹宏力半导体制造有限公司 压力传感器的形成方法
CN104155035A (zh) * 2014-08-26 2014-11-19 上海华虹宏力半导体制造有限公司 压力传感器的形成方法
CN107850505A (zh) * 2015-06-15 2018-03-27 芬兰国家技术研究中心股份公司 Mems电容式压力传感器以及制造方法
CN105571634A (zh) * 2015-12-08 2016-05-11 成都信息工程大学 基于安防传感器的压力扭曲撕裂的检测单元以及检测方法
CN105571634B (zh) * 2015-12-08 2018-05-29 成都信息工程大学 基于安防传感器的压力扭曲撕裂的检测单元以及检测方法
CN109399555A (zh) * 2017-08-18 2019-03-01 无锡华润上华科技有限公司 一种半导体器件的制备方法
CN108775977A (zh) * 2018-06-21 2018-11-09 胡波 基于力平衡原理的电容式压力传感器
WO2020237651A1 (zh) * 2019-05-31 2020-12-03 万魔有限公司 Mems电容传感器及其制备方法、电子设备
CN112362199A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 华中科技大学 一种介质插入型电容式压力传感器及其制备方法
CN114674485A (zh) * 2022-02-21 2022-06-28 华中科技大学 小量程mems电容式压力传感器及其制备方法
CN115655534A (zh) * 2022-10-31 2023-01-31 歌尔微电子股份有限公司 压力传感器及压力传感器的制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202153165U (zh) 一种电容式mems压力传感器
JP4768205B2 (ja) マイクロマシン化された絶対圧センサ
CN103373700A (zh) 用于在半导体基底内部形成空腔的方法
CN101846563B (zh) 半导体压力传感器及其制造方法
CN103983395B (zh) 一种微压力传感器及其制备与检测方法
CN109485011B (zh) 基于Si-Si-Si-玻璃晶圆键合技术的MEMS谐振压力传感器及制造工艺
AU2001280660A1 (en) Micro-machined absolute pressure sensor
CN103991836B (zh) 微机电系统传感器的制造方法
CN103011057A (zh) 一种微电子机械系统电容式气压传感器的制备方法
CN103926028B (zh) 一种应变片的结构设计及制作工艺
CN101832831A (zh) 一种压阻传感器芯片及其制作方法
CN104058361A (zh) 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
CN104297520A (zh) 一种单片嵌入结构集成硅加速度和压力复合传感器
CN105486435A (zh) 一种mems多晶硅纳米膜压力传感器芯片及其制作方法
CN104024816A (zh) 具有可变形膜片和阻抗较强变形的保护部的微机械结构
CN105905866A (zh) 一种复合传感器及制造方法
CN106568548A (zh) 基于soi‑mems技术的电容式绝压微压气压传感器
CN102435772A (zh) 基于硅通孔技术的硅晶圆直接键合的微机械加速度传感器
CN204964093U (zh) 一种差分电容式mems压力传感器
US9458008B1 (en) Method of making a MEMS die having a MEMS device on a suspended structure
CN104142359A (zh) 一种mems气体传感器及其加工方法
CN105021328A (zh) Cmos工艺兼容的压阻式压力传感器及其制备方法
CN104198762A (zh) 一种八梁对称硅微加速度计
CN102520147A (zh) 一种用于痕量生化物质检测的cmut及其制备方法
CN103604533B (zh) 一种偏转电容式表面微机械加工残余应力的测试结构

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120229

Termination date: 20130714