MEMS加速度与压力集成传感器及其制备方法与流程

本公开的实施例属于传感器集成，具体涉及一种mems加速度与压力集成传感器及其制备方法。

背景技术：

1、传感器可以将物理量变化转化为电信号变化从而便于测量，基于mems技术制造的传感器具有体积小、精度高、易集成等优点，在工业控制、环境监测、航空航天、汽车电子等领域应用广泛。在许多应用场合中，经常需要同时测量加速度、压力等多个物理量，mems集成传感器能够在同一芯片上集成多个不同种类的mems传感器，实现多个物理量的同时监测，并且具有体积小、单位成本低的优势，具有广泛的应用前景。

2、目前，常见的mems集成传感器将不同传感器的制备工艺进行整合，实现多个mems传感器的同时制备，但不同传感器间仍然是相对独立的平行系统，它们水平设置在不同位置，分别占用一定面积。

3、基于上述原因，目前mems集成传感器的集成化程度不高，占用较大的基片面积，导致了较高的制造成本。

技术实现思路

1、本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，公开了一种mems加速度与压力集成传感器及其制备方法。

2、第一方面，本公开的实施例提供一种mems加速度与压力集成传感器，所述集成传感器包括：

3、第一衬底，设置有贯穿其厚度的空腔；

4、依次层叠设置于所述第一衬底的埋氧层、器件层和第一钝化层，并且三者对应所述空腔的部分共同形成敏感薄膜；

5、第一压敏电阻和第一欧姆接触区，均内嵌于所述器件层背离所述第一衬底的表面；

6、依次层叠设置于所述第一钝化层的牺牲层、结构层和第二钝化层，所述牺牲层位于所述空腔外侧，以使得所述结构层和所述第二钝化层对应所述空腔的部分悬空共同形成质量块和悬臂梁；

7、第二压敏电阻和第二欧姆接触区，均内嵌于悬空部分的所述结构层背离所述第一衬底的表面；

8、引线层和金属填充层，所述引线层设置于所述第二钝化层背离所述第一衬底的表面，所述金属填充层分别与所述引线层、第一欧姆接触区和第二欧姆接触区电连接；

9、第二衬底，与所述第一衬底背离所述第一钝化层的表面连接。

10、在一些实施例中，所述集成传感器包括多个第一压敏电阻；

11、每个所述第一压敏电阻分别位于所述空腔对应边的中央区域。

12、在一些实施例中，所述多个第一压敏电阻通过第一惠斯通电桥连接。

13、在一些实施例中，所述集成传感器包括多个第二压敏电阻；

14、其中至少两个所述第二压敏电阻分布在所述悬臂梁的应力集中区域，其余所述第二压敏电阻分布在所述悬臂梁上的零应力区域。

15、在一些实施例中，所述多个第二压敏电阻通过第二惠斯通电桥连接。

16、在一些实施例中，所述悬臂梁的应力集中区域处的所述至少两个第二压敏电阻对称分布；和/或，

17、所述悬臂梁的零应力区域处的所述其余第二压敏电阻对称分布。

18、在一些实施例中，所述金属填充层贯穿所述第二钝化层、结构层和第一钝化层。

19、在一些实施例中，所述集成传感器还包括绝缘层；

20、所述绝缘层围设于所述金属填充层周围。

21、在一些实施例中，所述牺牲层采用磷硅玻璃制作形成；和/或，所述牺牲层的厚度范围为1μm～10μm。

22、第二方面，本公开的实施例提供一种mems加速度与压力集成传感器的制备方法，包括：

23、提供soi片；其中，所述soi片包括依次层叠设置的第一衬底、埋氧层和器件层；

24、在所述器件层的表面分别掺杂形成第一压敏电阻和第一欧姆接触区；

25、在所述器件层的表面形成第一钝化层；

26、在所述第一钝化层的表面形成牺牲层，图形化所述牺牲层形成环形槽；

27、在所述牺牲层的表面和所述环形槽内形成结构层；

28、在所述结构层的表面分别形成第二压敏电阻和第二欧姆接触区；

29、在所述结构层的表面形成第二钝化层；

30、对所述第二钝化层、结构层、牺牲层和第一钝化层进行图形化，形成对应所述第一欧姆接触区的第一接触通孔；

31、在所述第一接触通孔的内侧壁形成绝缘层，并在所述第一接触通孔内填充金属填充层；

32、图形化所述第二钝化层形成对应所述第二欧姆接触区的第二接触通孔；

33、在所述第二钝化层上形成引线层；

34、对所述第二钝化层和所述结构层进行图形化以定义质量块和悬臂梁区域；

35、对所述第一衬底背离所述第一钝化层的表面进行图形化，得到贯穿其厚度的通槽；

36、提供第二衬底，将所述第二衬底的表面与所述第一衬底背离所述第一钝化层的表面连接，形成空腔；

37、将所述空腔部分对应的牺牲层去除，释放质量块与悬臂梁，同时形成敏感薄膜，完成所述mems加速度与压力集成传感器的制备。

38、本公开实施例的mems加速度与压力集成传感器及其制备方法，采用堆叠的方式将加速度计的质量块和悬臂梁制作在压力传感器的敏感薄膜上方。这种垂直整合结构节约了1/2的基片面积，大大提高了传感器芯片的集成化程度，降低了生产成本，提高了经济效益。此外，还利用牺牲层工艺，在释放质量块与悬臂梁的同时完成敏感薄膜的制备，简化了工艺流程，降低了工艺难度，降低了生产成本，提高了经济效益。

技术特征：

1.一种mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述集成传感器包括：

2.根据权利要求1所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述集成传感器包括多个第一压敏电阻；

3.根据权利要求2所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述多个第一压敏电阻通过第一惠斯通电桥连接。

4.根据权利要求1所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述集成传感器包括多个第二压敏电阻；

5.根据权利要求4所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述多个第二压敏电阻通过第二惠斯通电桥连接。

6.根据权利要求4所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，

7.根据权利要求1至6任一项所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述金属填充层贯穿所述第二钝化层、结构层和第一钝化层。

8.根据权利要求7所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述集成传感器还包括绝缘层；

9.根据权利要求1至6任一项所述的mems加速度与压力集成传感器，其特征在于，所述牺牲层采用磷硅玻璃制作形成；和/或，所述牺牲层的厚度范围为1μm～10μm。

10.一种mems加速度与压力集成传感器的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结本公开的实施例公开了一种MEMS加速度与压力集成传感器及其制备方法。包括：第一衬底，设置有空腔；设置于第一衬底的埋氧层、器件层和第一钝化层，三者对应空腔的部分形成敏感薄膜；第一压敏电阻和第一欧姆接触区，内嵌于器件层的表面；设置于第一钝化层的牺牲层、结构层和第二钝化层，结构层和第二钝化层对应空腔的部分悬空形成质量块和悬臂梁；第二压敏电阻和第二欧姆接触区，内嵌于悬空部分的结构层背离第一衬底的表面；引线层和金属填充层，引线层设置于第二钝化层的表面，金属填充层分别与引线层、第一欧姆接触区和第二欧姆接触区电连接；第二衬底，与第一衬底背离第一钝化层的表面连接。提高集成化程度，降低生产成本，简化工艺流程。技术研发人员：董旭光,兰之康受保护的技术使用者：南京高华科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15