MEMS压力芯片及其制备方法.pdf

《MEMS压力芯片及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MEMS压力芯片及其制备方法.pdf（20页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010844048.6 (22)申请日 2020.08.20 (71)申请人 西人马联合测控 （泉州） 科技有限公 司 地址 362000 福建省泉州市洛江区双阳街 道新南社区 (72)发明人 聂泳忠吴桂珊李腾跃卢法光 (74)专利代理机构 北京东方亿思知识产权代理 有限责任公司 11258 代理人 娜拉 (51)Int.Cl. G01L 1/22(2006.01) B81C 1/00(2006.01) (54)发明名称 MEMS压力芯片及其制备方法 (57)摘要 本发明公。

2、开了一种MEMS压力芯片及其制备 方法， MEMS压力芯片包括支撑部、 感应层和桁架 结构， 支撑部具有通腔， 感应层悬空于通腔且通 过支撑部支撑桁架结构包括基架以及至少两个 支梁， 基架上设有第一镂空区域， 各支梁的一端 连接至基架， 另一端延伸至支撑部， 使得支梁、 基 架与支撑部之间围设形成至少两个第二镂空区 域， 感应层通过第一镂空区域和第二镂空区域暴 露。 本发明能够改善压力芯片输出的线性度、 温 飘性能和时飘性能， 并减小因桁架结构引入的附 加质量对压力芯片的输出造成的加速度干扰。 权利要求书2页 说明书10页 附图7页 CN 111947815 A 2020.11.17 CN 1。

3、11947815 A 1.一种MEMS压力芯片， 其特征在于， 包括： 支撑部， 具有通腔； 感应层， 悬空于所述通腔且通过所述支撑部支撑； 桁架结构， 设置于所述感应层的一侧表面上， 所述桁架结构包括基架以及至少两个支 梁， 所述基架上设有至少一个使所述感应层暴露的第一镂空区域， 各所述支梁的一端连接 至所述基架， 另一端延伸至所述支撑部， 使得所述支梁、 所述基架与所述支撑部之间围设形 成至少两个使所述感应层暴露的第二镂空区域。 2.根据权利要求1所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 所述支梁的数量为两个， 两个所 述支梁同向延伸且分别设置于所述基架两侧； 或， 所述支梁的数量为三个， 。

4、其中两个所述支梁沿第一方向延伸且分别设置于所述基架两 侧， 另一个所述支梁的延伸方向垂直于所述第一方向。 3.根据权利要求1所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 所述支撑部的所述通腔的横截面 为方形， 所述支梁的数量为四个， 四个所述支梁的一端均连接至所述基架， 另一端分别延伸 至所述支撑部的四个侧边； 优选地， 所述基架设置于所述感应层的中心， 各所述支梁环绕所述基架等间隔分布。 4.根据权利要求1所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 所述桁架结构的数目为至少两 个， 两个所述桁架结构间隔设置。 5.根据权利要求1至4任意一项所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 所述支撑部、 所述感 。

5、应层和所述桁架结构为一体式结构。 6.根据权利要求1至4任意一项所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 还包括压敏电阻组 件， 所述压敏电阻组件包括引线和通过所述引线电连接的多个压敏电阻， 所述压敏电阻与 所述感应层接触连接， 所述压敏电阻组件根据所述感应层的形变产生电信号； 优选地， 所述压敏电阻组件的各所述压敏电阻通过所述引线电连接为惠斯通电桥； 优选地， 所述压敏电阻设置于所述桁架结构的应力集中区域。 7.根据权利要求1至4任意一项所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 还包括钝化层， 所述 钝化层位于所述感应层设置有所述桁架结构的一侧且覆盖所述桁架结构以及所述支撑部 在自身厚度方向上的。

6、第一表面； 优选地， 覆盖所述支撑部的所述钝化层设置有使至少部分所述引线暴露的连接孔， 所 述连接孔内形成有与所述引线连接的焊盘。 8.根据权利要求7所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 还包括硅氧化层， 所述硅氧化层 位于所述感应层设置有所述桁架结构的一侧且覆盖所述桁架结构以及所述支撑部的所述 第一表面， 所述硅氧化层位于所述支撑部的所述第一表面与所述钝化层之间。 9.根据权利要求1至4任意一项所述的MEMS压力芯片， 其特征在于， 所述支撑部远离所 述桁架结构的第二表面设置有连接衬底， 所述连接衬底封闭所述通腔远离所述桁架结构一 侧的腔口； 优选地， 所述连接衬底具有连通外界与所述通腔的。

7、进气通道， 在垂直于厚度方向的平 面上， 所述进气通道的尺寸小于所述通腔的尺寸。 10.一种MEMS压力芯片的制备方法， 其特征在于， 包括： 提供支撑衬底； 根据预设的第一图形， 于所述支撑衬底在自身厚度方向上的第一表面 权利要求书 1/2 页 2 CN 111947815 A 2 向内移除部分材料， 形成与所述预设的第一图形匹配的具有至少一个第一镂空区域以及至 少两个第二镂空区域的桁架结构； 于所述支撑衬底在自身厚度方向上的第二表面向内移除 部分材料， 形成背腔以及设于所述背腔与所述桁架结构之间的具有预设厚度的感应层。 11.根据权利要求10所述的MEMS压力芯片的制备方法， 其特征在于，。

8、 所述于所述支撑衬 底在自身厚度方向上的第一表面向内移除部分材料， 形成桁架结构之前还包括： 根据预设的第二图形， 于所述支撑衬底的所述第一表面进行重掺杂， 形成引线层； 根据 预设的第三图形， 于所述引线层上进行轻掺杂， 形成引线和通过所述引线电连接的多个压 敏电阻； 于所述支撑衬底的所述第一表面上设置钝化层； 根据预设的第四图形， 于所述钝化 层上形成使所述引线层的至少部分暴露的多个连接孔， 并于所述连接孔中设置金属层； 所述于所述支撑衬底在自身厚度方向上的第一表面向内移除部分材料， 形成桁架结构 包括： 根据预设的第一图形， 由所述钝化层至所述支撑衬底方向进行刻蚀， 形成所述桁架结 构。。

9、 12.根据权利要求11所述的MEMS压力芯片的制备方法， 其特征在于， 所述根据预设的第 二图形， 于所述支撑衬底的所述第一表面进行重掺杂， 形成引线层之前还包括： 于所述支撑衬底的所述第一表面设置硅氧化层。 13.根据权利要求10至12任意一项所述的MEMS压力芯片的制备方法， 其特征在于， 还包 括： 提供连接衬底； 根据预设的第五图形， 图案化所述连接衬底， 形成贯穿所述连接衬底相对的两个表面 的进气通道； 将所述连接衬底与所述支撑衬底在自身厚度方向上的第二表面接合， 其中所述进气通 道与所述背腔连通。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111947815 A 3 MEMS压力芯片及其。

10、制备方法 技术领域 0001 本发明涉及微机电系统技术领域， 具体涉及一种MEMS压力芯片及其制备方法。 背景技术 0002 压力敏感芯片是一种将压力信号转换为电信号的敏感单元， 采用半导体工艺制备 的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System， MEMS)压力芯片具有小型化、 低功耗、 成本低、 均一性好、 便于大批量生产的优点， 因此MEMS压力芯片目前已被广泛应用于消费电 子、 医疗电子、 工业电子、 航天航空等各个领域。 0003 用于测量微小量程(从几百帕到几十千帕范围内)压力变化的压力芯片一般统称 为微压压力芯片， 由于需要测量微小量程的压力变化， 。

11、微压压力芯片应具有极高的灵敏度， 以在微弱的压力变化下具有可检测的电压输出改变， 同时为保证输出结果的准确性， 微压 压力芯片应具有良好的稳定性。 0004 因此， 亟需提供一种灵敏度高且稳定性好的MEMS压力芯片。 发明内容 0005 本发明实施例提供一种灵敏度高且稳定性好的MEMS压力芯片及其制备方法。 0006 本发明实施例提供一种MEMS压力芯片， MEMS压力芯片包括： 支撑部， 具有通腔； 感 应层， 悬空于通腔且通过支撑部支撑； 桁架结构， 设置于感应层的一侧表面上， 桁架结构包 括基架以及至少两个支梁， 基架上设有至少一个使感应层暴露的第一镂空区域， 各支梁的 一端连接至基架，。

12、 另一端延伸至支撑部， 使得支梁、 基架与支撑部之间围设形成至少两个使 感应层暴露的第二镂空区域。 0007 根据本发明实施例的一个方面， 支梁的数量为两个， 两个支梁同向延伸且分别设 置于基架两侧； 或， 0008 支梁的数量为三个， 其中两个支梁沿第一方向延伸且分别设置于基架两侧， 另一 个支梁的延伸方向垂直于所述第一方向。 0009 根据本发明实施例的一个方面， 支撑部的所述通腔的横截面为方形， 支梁的数量 为四个， 四个支梁的一端均连接至基架， 另一端分别延伸至支撑部的四个侧边； 0010 优选地， 基架设置于感应层的中心， 各支梁环绕基架等间隔分布。 0011 根据本发明实施例的一个。

13、方面， 桁架结构的数目为至少两个， 两个桁架结构间隔 设置。 0012 根据本发明实施例的一个方面， 支撑部、 感应层和桁架结构为一体式结构。 0013 根据本发明实施例的一个方面， 还包括压敏电阻组件， 压敏电阻组件包括引线和 通过引线电连接的多个压敏电阻， 压敏电阻与感应层接触连接， 压敏电阻组件根据感应层 的形变产生电信号； 0014 优选地， 压敏电阻组件的各压敏电阻通过引线电连接为惠斯通电桥； 0015 优选地， 压敏电阻设置于桁架结构的应力集中区域。 说明书 1/10 页 4 CN 111947815 A 4 0016 根据本发明实施例的一个方面， 还包括钝化层， 钝化层位于感应层。

14、设置有桁架结 构的一侧且覆盖桁架结构以及支撑部在自身厚度方向上的第一表面； 0017 优选地， 覆盖支撑部的钝化层设置有使至少部分引线暴露的连接孔， 连接孔内形 成有与引线连接的焊盘。 0018 根据本发明实施例的一个方面， 还包括硅氧化层， 硅氧化层位于感应层设置有桁 架结构的一侧且覆盖桁架结构以及支撑部的第一表面， 硅氧化层位于支撑部的第一表面与 钝化层之间。 0019 根据本发明实施例的一个方面， 支撑部远离桁架结构的第二表面设置有连接衬 底， 连接衬底封闭通腔远离桁架结构一侧的腔口； 0020 优选地， 连接衬底具有连通外界与通腔的进气通道， 在垂直于厚度方向的平面上， 进气通道的尺寸。

15、小于通腔的尺寸。 0021 另一方面， 本发明实施例提供一种MEMS压力芯片的制备方法， 包括： 0022 提供支撑衬底； 根据预设的第一图形， 于支撑衬底在自身厚度方向上的第一表面 向内移除部分材料， 形成与预设的第一图形匹配的具有至少一个第一镂空区域以及至少两 个第二镂空区域的桁架结构； 于支撑衬底在自身厚度方向上的第二表面向内移除部分材 料， 形成背腔以及设于所述背腔与桁架结构之间的具有预设厚度的感应层。 0023 根据本发明实施例的一个方面， 于支撑衬底在自身厚度方向上的第一表面向内移 除部分材料， 形成桁架结构之前还包括： 根据预设的第二图形， 于支撑衬底的第一表面进行 重掺杂， 形。

16、成引线层； 根据预设的第三图形， 于引线层上进行轻掺杂， 形成引线和通过引线 电连接的多个压敏电阻； 于支撑衬底的第一表面上设置钝化层； 根据预设的第四图形， 于钝 化层上形成使引线层的至少部分暴露的多个连接孔， 并于连接孔中设置金属层； 0024 于支撑衬底在自身厚度方向上的第一表面向内移除部分材料， 形成桁架结构包 括： 根据预设的第一图形， 由钝化层至支撑衬底方向进行刻蚀， 形成桁架结构。 0025 根据本发明实施例的一个方面， 根据预设的第二图形， 于支撑衬底的第一表面进 行重掺杂， 形成引线层之前还包括： 0026 于支撑衬底的第一表面设置硅氧化层。 0027 根据本发明实施例的一个。

17、方面， MEMS压力芯片的制备方法还包括： 0028 提供连接衬底； 0029 根据预设的第五图形， 图案化连接衬底， 形成贯穿连接衬底相对的两个表面的进 气通道； 0030 将连接衬底与支撑衬底在自身厚度方向上的第二表面接合， 其中进气通道与所述 背腔连通。 0031 根据本发明实施例的一个方面， 支撑衬底为SOI硅衬底。 0032 本发明实施例提供的MEMS压力芯片及MEMS压力芯片的制备方法， MEMS压力芯片包 括具体有通腔的支撑部和悬空于通腔且通过支撑部支撑的感应层， 感应层的一侧表面上设 置有桁架结构， 桁架结构包括基架以及至少两个支梁， 基架上设有第一镂空区域， 感应层通 过第一。

18、镂空区域暴露， 桁架结构增加了感应层整体的刚度和压力芯片的有效表面积， 使得 感应层不易受热变形， 压力芯片更易散热， 因此能够改善压力芯片输出的温飘性能和时飘 性能， 此外， 桁架结构的基架上设有第一镂空区域， 能够减小因桁架结构引入的附加质量对 说明书 2/10 页 5 CN 111947815 A 5 压力芯片的输出造成的加速度干扰。 附图说明 0033 通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述， 本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显， 其中， 相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征， 附图并 未按照实际的比例绘制。 0034 图1示出本发明实施例提供的MEMS压力芯。

19、片的平面结构示意图； 0035 图2示出图1中A-A位置处的截面示意图； 0036 图3示出图1中B-B位置处的截面示意图； 0037 图4示出图1中C-C位置处的截面示意图； 0038 图5示出本发明另一实施例提供的MEMS压力芯片的层结构示意图； 0039 图6示出本发明实施例提供的机电系统压力芯片的制备方法的流程图； 0040 图7a至图7k分别示出本发明实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法的各个阶段 的截面示意图。 0041 附图标记说明： 0042 10-支撑衬底； 10a上表面； 10b-下表面； 0043 110-支撑部； 111-背腔； 0044 120-压敏电阻组件； 12。

20、1-引线； 122-压敏电阻； 引线层121a； 0045 130-感应层； 0046 140-桁架结构； 141-基架； 142-支梁； 143-第一镂空区域； 144-第二镂空区域； 0047 150-钝化层； 0048 160-焊盘； 0049 20-连接衬底； 201-进气通道。 具体实施方式 0050 下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例， 为了使本发明的目 的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及具体实施例， 对本发明进行进一步详细 描述。 应理解， 此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明， 并不被配置为限定本发 明。 对于本领域技术人员来说， 本发明可。

21、以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下 实施。 下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理 解。 0051 需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。 而且， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要 素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备 所固有的要素。 在没有更多限制。

22、的情况下， 由语句 “包括” 限定的要素， 并不排除在包括 所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。 0052 应当理解， 在描述部件的结构时， 当将一层、 一个区域称为位于另一层、 另一个区 说明书 3/10 页 6 CN 111947815 A 6 域 “上面” 或 “上方” 时， 可以指直接位于另一层、 另一个区域上面， 或者在其与另一层、 另一 个区域之间还包含其它的层或区域。 并且， 如果将部件翻转， 该一层、 一个区域将位于另一 层、 另一个区域 “下面” 或 “下方” 。 0053 请一并参阅图1至图4， 图1示出本发明实施例提供的MEMS压力芯片的平面结构。

23、示 意图； 图2示出图1中A-A位置处的截面示意图； 图3示出图1中B-B位置处的截面示意图； 图4 示出图1中C-C位置处的截面示意图。 其中本申请中的层结构示意图均为在结构原理上的示 意， MEMS压力芯片包含的各部件的实际尺寸、 细节位置等可依据实际情况调整。 0054 本发明实施例提供一种MEMS压力芯片， 包括支撑部110、 感应层130和桁架结构 140。 0055 支撑部110具有通腔， 感应层130悬空于通腔且通过支撑部110支撑， 桁架结构140 设置于感应层130的一侧表面上， 桁架结构140包括基架141和至少两个支梁142， 基架141上 设有至少一个使感应层130暴露。

24、的第一镂空区域143， 各支梁142的一端连接至基架141， 另 一端延伸至支撑部110， 使得支梁142、 基架141与支撑部110之间围设形成至少两个使感应 层130暴露的第二镂空区域144。 0056 根据本发明实施例提供的MEMS压力芯片， 感应层130可以根据实际需要做的很薄， 以使MEMS压力芯片具有较高的灵敏度， 在感应层130的一侧表面上设置桁架结构140， 增加 了感应层130整体的刚度， 当外部环境温度变化时， 感应层130不易受热变形， 能够改善压力 芯片输出的温飘性能； 另外， 桁架结构140增加了压力芯片的有效表面积， 更有助于芯片散 热， 能够改善由于电阻热功耗引起。

25、的时飘。 0057 此外， 桁架结构140的基架141具有第一镂空区域143， 能够减小因桁架结构140引 入的附加质量， 降低桁架结构140对压力芯片的输出造成的加速度干扰。 0058 可以理解的是， 本发明实施例提供的MEMS压力芯片， 桁架结构140包括基架141和 多个支梁142， 支梁142的数量可以根据实际需要进行选择， 本申请对此不作具体限制。 0059 在一些可选的实施例中， 桁架结构140可以包括基架141和四个支梁142， 支撑部 110的通腔的横截面可以为方形， 则支撑部110的内边缘和感应层130均为方形， 四个支梁 142的一端均连接至基架141， 另一端可以分别延伸。

26、至支撑部110的四个侧边， 能够最大化增 加感应层130整体的刚度。 0060 可选地， 基架141可以设置于感应层130的中心， 四个支梁142可以环绕基架141等 间隔分布， 使桁架结构140整体呈十字型。 另外， 基架141的外边缘和内边缘可以为方形， 各 支梁142的一端可以连接至基架141外边缘的中心位置， 另一端延伸至支撑部110内边缘的 中心位置处。 0061 可选地， 支梁142的数量可以为两个， 两个支梁142可以同向延伸且分别设置于基 架141两侧。 0062 可选地， 支梁142的数量可以为三个， 其中两个支梁142可以均沿第一方向延伸且 分别设置于基架141两侧， 另一。

27、个支梁142的延伸方向可以垂直于第一方向。 当然， 三个支梁 142也可以环绕基架141等间隔分布， 也在本发明的保护范围之内。 0063 在一些可选的实施例中， 本发明实施例提供的MEMS压力芯片， 可以包括多个桁架 结构140， 可选地， 桁架结构140的数目可以为两个， 两个桁架结构140可以间隔设置。 0064 在一些可选的实施例中， 本发明实施例提供的MEMS压力芯片， 还可以包括压敏电 说明书 4/10 页 7 CN 111947815 A 7 阻组件120， 压敏电阻组件120包括引线121和通过引线121电连接的多个压敏电阻122， 压敏 电阻122与感应层130接触连接， 压。

28、敏电阻组件120能够根据感应层130的形变产生电信号， 进而实现对相对外界压力的测量。 0065 作为一种可选的实施方式， 可以将压敏电阻122设置于桁架结构140的应力集中区 域， 能够显著的改善压力芯片对微小量程压力变化进行测量时的性能指标， 具体表现为： 设 置有桁架结构140的压力芯片和未设置桁架结构140的压力芯片具有相同灵敏度时， 设置有 桁架结构140的压力芯片的线性度特性会更优异。 0066 可选地， 可以将压敏电阻122设置于支梁142与支撑部110的连接位置处。 MEMS压力 芯片在受到压力负载时， 支梁142与支撑部110的连接位置处应力更集中。 0067 可选地， 支梁。

29、142的数量可以与压敏电阻122的数量一致， 且压敏电阻122与支梁 142一一对应设置。 0068 压敏电阻组件120包括多个压敏电阻122， 在一些可选的实施例中， 压敏电阻122的 数量可以为四个， 四个压敏电阻122可以通过引线121电连接为惠斯通电桥， 使得压力芯片 能够精确测量压力变化。 0069 可选地， 压敏电阻组件120的各压敏电阻122通过引线121电连接为惠斯通电桥时， 支撑部110的通腔的横截面为方形， 压敏电阻122设置在支撑部110内边缘的中心位置处， 桁 架结构140可以包括基架141和四个支梁142， 各支梁142的一端连接至基架141， 另一端分别 延伸至支撑。

30、部110的四个侧边的中心位置处。 0070 在一些可选的实施例中， MEMS压力芯片的支撑部110、 感应层130和桁架结构140可 以为一体式结构， 结构强度和稳定性更高。 可选地， MEMS压力芯片的支撑部110、 感应层130 和桁架结构140可以由一个支撑衬底图案化形成， 以方便制造， 降低制造成本。 0071 可选地， 支撑衬底可以选用SOI(Silicon-On-Insulator)硅衬底。 0072 可选地， 可以通过离子注入或热扩散工艺于支撑部110在自身厚度方向上的第一 表面选择预定的区域进行P型轻掺杂进而形成压敏电阻122， 通过离子注入或热扩散工艺在 支撑部110的第一表。

31、面选择预定的区域进行P型重掺杂进而形成引线121， 且该引线121将多 个压敏电阻122相互电连接。 0073 在一些可选的实施例中， 本发明实施例提供的MEMS压力芯片， 还可以包括硅氧化 层， 硅氧化层位于感应层130设置有桁架结构140的一侧且覆盖桁架结构140以及支撑部110 的第一表面。 利用硅衬底制作压力芯片时， 可以先在硅衬底的表面生长一层二氧化硅形成 硅氧化层， 再在硅衬底的表层内进行P型掺杂形成引线121和压敏电阻122， 可以使P型掺杂 在硅衬底的厚度方向上更均匀， 使引线121和压敏电阻122电学性能更好。 0074 在一些可选的实施例中， MEMS压力芯片还可以包括图案。

32、化的钝化层150， 图案化的 钝化层150位于感应层130设置有桁架结构140的一侧且至少覆盖支撑部110的第一表面。 可 选地， 钝化层150可以由氧化硅或氮化硅组成， 也可以为氧化硅和氮化硅的复合膜层。 0075 在覆盖支撑部110的钝化层150上可以设置有连接孔， 连接孔使得至少部分引线 121暴露， 且连接孔内形成有与引线121连接的焊盘160， 通过焊盘160使压敏电阻组件120与 外界电路连通。 0076 可选地， 焊盘160的材料可以为选用Al、 Cu、 Ti、 Ni、 Ta、 Au、 Pt等金属中的一种或几 种的组合。 说明书 5/10 页 8 CN 111947815 A 8。

33、 0077 可以理解的是， 支撑部110的第一表面和桁架结构140背离感应层130的一侧表面 形成有硅氧化层时， 硅氧化层位于支撑部110的第一表面与钝化层150之间， 连接孔贯穿钝 化层150和硅氧化层。 0078 在一些可选的实施例中， 钝化层150同时覆盖支撑部110的第一表面和桁架结构 140， 以增加桁架结构140的刚度。 0079 请参阅图5， 图5示出本发明另一实施例提供的MEMS压力芯片的层结构示意图。 0080 在一些可选的实施例中， 为进一步提高压力芯片的温飘、 时飘稳定性， 在支撑部 110远离桁架结构140的第二表面可以设置有连接衬底20， 连接衬底20封闭通腔远离桁架。

34、结 构140一侧的腔口。 可以将通腔位于感应层30远离桁架结构140的一侧的部分定义为背腔 111。 0081 可选地， 连接衬底20可以是玻璃衬底。 连接衬底20可以是通过阳极键合工艺与支 撑部110的第二表面接合。 0082 根据上述本发明实施例提供的MEMS压力芯片， 连接衬底20封闭背腔111的腔口时， 压力芯片所处环境内气体的不同气压使感应层130产生不同的形变， 不同形变量的感应层 130使得与感应层130连接的压敏电阻组件120产生不同的电信号， 进而实现对外界压力的 测量。 该电信号可以是压敏电阻组件120的压敏电阻122的电阻值的变化信号。 0083 在一些可选的实施例中， 。

35、连接衬底20具有连通外界与背腔111的进气通道201， 在 垂直于厚度方向的平面上， 进气通道201的尺寸小于背腔111的尺寸。 0084 进气通道201连通外界与背腔111时， 压力芯片所处环境内的气体能够通过进气通 道201进入支撑部110的背腔111， 感应层130两侧不同的气压差使感应层130产生不同的形 变， 与感应层130连接的压敏电阻组件120则会产生不同的电信号， 进而实现对相对压力的 测量。 0085 另外， 本发明实施例还提供了一种MEMS压力芯片的制备方法， 以下将以上述本发 明实施例提供的MEMS压力芯片的制作过程为例对MEMS压力芯片的制备方法进行说明。 0086 请。

36、一并参考图6以及图7a至图7k， 图6示出本发明实施例提供的机电系统压力芯片 的制备方法的流程图， 图7a至图7k分别示出本发明实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法 的各个阶段的截面示意图。 0087 本发明实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法， 具体包括如下步骤： 0088 S1： 提供支撑衬底10。 0089 S2： 根据预设的第一图形， 于支撑衬底10在自身厚度方向上的第一表面向内移除 部分材料， 形成与预设的第一图形匹配的具有至少一个第一镂空区域143以及至少两个第 二镂空区域144的桁架结构140。 0090 S3： 于支撑衬底10在自身厚度方向上的第二表面向内移除部分材料， 形。

37、成背腔111 以及设于背腔111与桁架结构140之间的具有预设厚度的感应层130。 0091 需要说明的是， 上述形成桁架结构140的步骤和形成背腔111的步骤不分先后。 0092 可以理解的是， 可以根据所需桁架结构140的具体形状来选择预设的第一图形， 本 申请对第一图形的形状不作具体限定。 可选地， 桁架结构140可以设置于感应层130背离背 腔111的一侧表面上， 桁架结构140可以包括基架141和至少两个支梁142， 基架141上设有第 一镂空区域143， 各支梁142的一端连接至基架141， 另一端延伸至支撑衬底10的边缘区， 支 说明书 6/10 页 9 CN 111947815。

38、 A 9 梁142、 基架141与支撑衬底10的边缘区之间围设形成至少两个第二镂空区域144， 感应层 130背离背腔111的一侧面通过第一镂空区域143和第二镂空区域144暴露。 0093 作为一种可选的实施例， 桁架结构140可以包括基架141和四个支梁142， 基架141 上设有第一镂空区域143， 四个支梁142的一端均连接至基架141， 另一端延伸至支撑衬底10 的边缘区， 四个支梁142、 基架141与支撑衬底10的边缘区之间围设形成四个第二镂空区域 144。 0094 在一些可选的实施例中， 本发明实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法， 在步骤 S2之前， 还可以包括： 根据预。

39、设的第二图形， 于支撑衬底10的第一表面进行重掺杂， 形成引 线层121a； 根据预设的第三图形， 于引线层121a上进行轻掺杂， 形成引线121和通过引线121 电连接的多个压敏电阻122； 于支撑衬底10的第一表面上设置钝化层150； 根据预设的第四 图形， 于钝化层150上形成使引线121的至少部分暴露的多个连接孔， 并于连接孔中设置金 属层。 此时， 步骤S2可以为根据预设的第一图形， 自钝化层150背离支撑衬底10的一侧表面 图案化钝化层150和支撑衬底10， 形成桁架结构140。 0095 可以理解的是， 可以根据所需引线层121a和压敏电阻122的结构来选择预设的第 二图形和预设。

40、的第三图形。 可选地， 引线层121a和压敏电阻122可以位于支撑衬底10的边缘 区， 各压敏电阻122通过引线121电连接进而形成压敏电阻组件120， 压敏电阻122可以与支 撑衬底10的中心区连接， 使得形成感应层130后， 压敏电阻122与感应层130接触连接， 压敏 电阻组件120能够根据感应层130的形变产生电信号。 0096 可以理解的是， 也可以先在支撑衬底10的第一表面上进行轻掺杂， 形成多个压敏 电阻122， 再在支撑衬底10的第一表面进行重掺杂， 形成连接各压敏电阻122的引线121， 也 在本申请的保护范围之内。 0097 需要说明的是， 可以根据所需金属层的位置和结构来。

41、选择预设的第四图形， 本申 请对第四图形的形状不作具体限定。 0098 在一些可选的实施例中， 本发明实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法， 在步骤 “根据预设的第二图形， 于支撑衬底10的第一表面进行重掺杂， 形成引线层121a” 之前， 还可 以包括： 于支撑衬底10的第一表面形成遮蔽层。 0099 可选地， 遮蔽层可以是硅氧化层， 形成遮蔽层的工艺可以是低压化学气相沉积、 等 离子体化学气相沉积或热氧化等工艺。 在支撑衬底10的第一表面形成硅氧化层， 可以使P型 掺杂在支撑衬底10的厚度方向上更均匀， 使引线121和压敏电阻122电学性能更好。 0100 在一些可选的实施例中， 本发明。

42、实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法， 还可以 包括步骤S4： 于支撑衬底10的在自身厚度方向上的第二表面接合连接衬底20， 以进一步提 高压力芯片的温飘、 时飘稳定性。 0101 下面结合图7a至图7k对本发明实施例提供的MEMS压力芯片的制备方法进行具体 说明。 0102 如图7a， 提供支撑衬底10。 该支撑衬底10具有在自身厚度方向上相对的上表面10a 和下表面10b。 支撑衬底10包括中心区和围绕中心区的边缘区。 0103 可选地， 支撑衬底10可以为SOI(Silicon-On-Insulator)硅衬底。 0104 如图7b， 在支撑衬底10的包括上表面10a的表层内形成引线层。

43、121a。 其中， 引线层 121a位于支撑衬底10的边缘区。 说明书 7/10 页 10 CN 111947815 A 10 0105 形成引线层121a的方式可以是通过光刻工艺以及离子注入工艺。 具体地， 制作引 线层121a时， 先在支撑衬底10的上表面10a先形成光刻胶作为掩膜层， 通过光刻工艺将光刻 胶图案化， 其中光刻胶上的开口图案与引线层121a的图案对应； 之后， 在光刻胶的开口处进 行离子注入， 形成层121a。 形成引线层121a后， 可以通过干法或湿法去胶工艺将光刻胶剥 离。 其中， 引线层121a可以为重掺杂引线层121a， 引线层121a的掺杂类型可以是P型重掺杂。 。

44、当然， 也可以通过光刻工艺以及热扩散工艺形成引线层121a， 也在本申请的保护范围之内。 0106 如图7c， 在引线层121a上进行轻掺杂， 形成引线121和通过引线121电连接的多个 压敏电阻122。 其中， 压敏电阻组件120的各压敏电阻122均位于支撑衬底10的边缘区， 且压 敏电阻122与支撑衬底10的中心区连接； 各压敏电阻122通过引线121电连接形成压敏电阻 组件120。 0107 可选地， 压敏电阻组件120的各压敏电阻122可以通过引线121电连接为惠斯通电 桥。 0108 形成压敏电阻122的方式有多种， 可以是通过光刻工艺以及离子注入工艺， 与前述 过程类似， 在此不再。

45、详述。 其中， 压敏电阻122的掺杂类型可以是P型轻掺杂。 当然， 也可以是 通过光刻工艺以及热扩散工艺形成压敏电阻122， 也在本申请的保护范围之内。 0109 如图7d， 在支撑衬底10的上表面10a形成图案化的钝化层150。 0110 可选地， 钝化层150可以由氧化硅或氮化硅组成， 也可以为氧化硅和氮化硅的复合 膜层。 0111 钝化层150的形成方式可以是， 先通过热氧化工艺在支撑衬底10的上表面10a生长 一层二氧化硅绝缘层， 再通过化学气相沉积设备在表面沉积一层氮化硅。 图案化钝化层150 的过程可以是在钝化层150上通过光刻工艺形成图案化的光刻胶， 之后以该图案化的光刻 胶为掩。

46、膜进行干法刻蚀或湿法刻蚀工艺， 在钝化层150上形成使至少部分引线121暴露的连 接孔。 0112 如图7e， 在连接孔内形成连接至引线121的焊盘160， 通过焊盘160使压敏电阻组件 120与外界电路连通。 0113 可选地， 可以先采用物理气相沉积的方法在沉积金属薄膜在钝化层150上形成金 属层， 然后通过金属剥离工艺形成图形化的焊盘160。 0114 可选地， 焊盘160的材料可以为选用Al、 Cu、 Ti、 Ni、 Ta、 Au、 Pt等金属中的一种或几 种的组合。 0115 如图7f， 自钝化层150背离支撑衬底10的一侧表面图案化钝化层150和支撑衬底 10， 形成位于支撑衬底1。

47、0中心区的桁架结构140。 其中， 桁架结构140包括基架141以及与基 架141连接的至少两个支梁142， 基架141上设有第一镂空区域143， 各支梁142的一端连接至 基架141， 另一端延伸至支撑衬底10的边缘区， 以使支梁142、 基架141与支撑衬底10的边缘 区之间围设形成至少两个第二镂空区域144。 0116 形成桁架结构140的过程具体可以为， 在钝化层150背离支撑衬底10的一侧表面通 过光刻工艺制备出与桁架的图形化结构对应的图案化的光刻胶， 然后以该图案化的光刻胶 为掩膜使用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺对钝化层150和支撑衬底10表层的部分硅结构进 行刻蚀去除， 形成桁架结。

48、构140。 0117 可选地， 压敏电阻组件120的压敏电阻122可以位于桁架结构140的支梁142与支撑 说明书 8/10 页 11 CN 111947815 A 11 衬底10的边缘区的连接位置处， 且压敏电阻组件120的各压敏电阻122可以与支梁142一一 对应设置。 0118 可选地， 形成桁架结构140时， 支撑衬底10上通过刻蚀去除的硅结构的厚度可以为 1 m至18 m。 0119 如图7g1， 自支撑衬底10的下表面10b图案化支撑衬底10的中心区， 形成具有背腔 111的支撑部110以及通过支撑部110支撑且悬空于背腔111的感应层130， 其中， 感应层130 通过第一镂空区。

49、域143和第二镂空区域144暴露， 压敏电阻组件120根据感应层130的形变产 生电信号。 0120 形成支撑部110和感应层130的方式可以为， 通过双面光刻工艺在支撑衬底10的下 表面10b制备出背腔111的图形化结构， 然后使用干法刻蚀工艺， 对支撑衬底10进行深刻蚀， 至剩余一定厚度的硅结构层， 形成截面为方形的背腔111以及悬空于背腔111的感应层130。 0121 进行背腔111加工时， 也可以采用硅的各向异性湿法腐蚀， 这种工艺方法不需要昂 贵的深硅干法刻蚀设备， 仅使用简单的湿法工作台即可对支撑衬底10进行批量化加工， 制 备工艺更简单。 如图7g2， 采用硅的各向异性湿法腐蚀。

50、方式形成的背腔111， 其截面通常为梯 形。 0122 需要说明的是， 上述对支撑衬底10的上表面10a的加工过程和对支撑衬底10的下 表面10b和加工过程之间没有必须的先后顺序， 从而能够以任意的顺序进行。 0123 在一些可选的实施例中， 如图7h， 完成上述步骤后， 可以在支撑衬底10的下表面 10b接合连接衬底20。 连接衬底20可以是通过阳极键合等键合工艺与支撑衬底10的下表面 10b接合。 0124 可选地， 连接衬底20上可以具有进气通道201， 进气通道201贯穿连接衬底20相对 的两个表面， 以使连接衬底20与支撑衬底10的下表面10b接合后， 背腔111能够通过进气通 道2。