CN111704104B 用于制造mems压力传感器的方法和相应的mems压力传感器 （意法半导体股份有限公司）

201610868540.02016.09.29用于制造MEMS压力传感器的方法和相应的本公开的实施例涉及一种用于制造MEMS压用于制造具有微机械结构的MEMS压力传感器的衬底内并且由悬挂在掩埋腔上方的薄膜与顶表力设定的薄膜与外部环境的流体连通的流体连触元件被设计为形成感测电容器(C)的板，感测电容器的电容值指示要被检测的压力的值。此2形成被悬挂在所述薄膜上方的导电层，所述导电层包括板，所述通过所述多个通孔部分地移除所述牺牲层，并且相对于所述衬底释放形成通路沟道，其中所述多个通孔是所述通路沟道的组成部分，所述形成电接触元件，所述电接触元件分别电耦合到所述薄膜和所述板，形成第二接触沟槽，所述第二接触沟槽穿过所述导电层和所述牺形成金属区，所述金属区在所述导电层上方、并且在所述第一接触沟通过蚀刻来限定所述金属区，并且形成所述薄膜的用于来自外部的在所述柱处外延生长硅材料的封闭层，所述封闭层在所述执行热处理，所述热处理引起所述柱的硅材料朝向所述封闭层完全封闭的掩埋腔，所述掩埋腔被包含在所述本体内，并且3在所述多晶硅层中的多个通孔，所述多个通孔被配置为提8.根据权利要求6所述的传感器，其中所述第一电接触元件和所述第二电接触元件由13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述多个通孔具有与所述外部环境流体连形成多晶硅的导电层，所述导电层被悬挂在所述薄膜上方，所述导电形成通路沟道，包括：形成穿过所述导电层的所述多个通孔作为所述形成电接触元件，所述电接触元件分别电耦合到所述薄膜和所述板，形成第二接触沟槽，所述第二接触沟槽穿过所述导电层和所述牺4形成金属区，所述金属区在所述导电层上方并且在所述第一通过蚀刻来限定所述金属区，并且形成所述薄膜的用于来自外部的5[0002]本发明涉及用于制造MEMS(微机电系统)压力传感器的方法和相应的MEMS压力传[0007](一般由植入的或扩散的掺杂区构成的)压阻式元件被提供在薄膜的表面区域中并且采用惠斯登电桥(Wheatstone-bridge)配[0010]特别地，申请人已经意识到这种类型的传感器大体具有6[0018]-图1是根据本技术方案的第一实施例的在相应的制造方法的初始步骤中的MEMS[0023]-图11是根据本技术方案的第二实施例的在相应的制造方法的最终步骤中的MEMS[0025]-图13是根据本技术方案的第三实施例的在相应的制造方法的最终步骤中的MEMS[0027]-图15示出了将根据本技术方案的MEMS压力传感器的温度系数的绘图与已知类型[0028]-图16是根据本技术方案的另一方面的包含MEMS压力传感器的电子设备的总体框[0030]首先参考图1，现在描述根据本技术方案的一个实施例的用于制造电容类型的具有n型(或等效地p型)掺杂的并且具有前表面2a和后表面[0032]制造方法继续进行利用例如在以本申请人的名字提交的EP1324382B1中详细描[0034]第一蚀刻掩模3限定(参见图2A的放大细节)蚀刻区域，其在该示例中大致为方形[0035]如在随后的内容中显而易见的，第一蚀刻掩模3的蚀刻区域与将由掩埋腔占有的7[0036]之后(参见与图2B类似的图3，为了图示的清楚的原因而仅仅表现晶片1的放大部包含在衬底2内、由材料的连续部分与衬底2的前表面2a并且与衬底2的后表面2b两者分隔[0047]接下来(图7)，第二蚀刻掩模被移除并且第三蚀刻掩模(未示出在本文中)被形成[0048]第二焊盘沟槽18因此在衬底2的顶表面2a上结束并且被设置为与第一焊盘沟槽168孔22在其厚度中垂直地在与薄膜12相对应的位置中贯穿导电层15(例如，穿透类型的孔22连通。孔22实际上具有与外界流体连通的第一端22a和与在薄膜12上方的空白空间24流体[0056]分隔开口29被设置在先前由上述第一焊盘沟槽16和第二焊盘沟槽18呈现的位置锯开晶片1得到的衬底2的单片部分构成的)半导体材料34的本体，MEMS压力传感器的整体面图具体地示出穿过板区30制作的孔22的晶格一板或电极的板区30(因此由从下面的衬底释放的外延多晶硅区构成)和作为第二板的薄[0061]在操作期间，由外部环境在薄膜12上施加的压力引起其变形和感测电容器C的电容变化。该电容变化可以例如由被设计为适当地接收电容变化和(例如通过放大和滤波操作)处理其的MEMS压力传感器的适当的ASIC通过到第一焊盘30a和第二焊盘30b的电连接检9部的薄膜12之间(此外横向上由牺牲层14的在用于释放板区30的化学蚀刻之后保留的部分[0066]在这种情况下，制造方法设想孔22(再次被提供用于通过经由下面的牺牲层14的[0068]特别地，掩埋通路沟道37延伸在与半导体材料34的本体并且具有与掩埋腔10流体连通的第一开口37a和在半导体材料34的本体的侧壁34'处与外部环境的第二开口37b连通(该侧壁34'垂直于半导体材料34的本体的前表面和后表面延片线限定掩埋通路沟道37的上述第二开口37b的方式来执行以便向外部环境打开掩埋通路[0071]在该第二实施例中，压力波因此从第二开口37b进入掩埋通路沟道37并且撞击在薄膜12的设定为掩埋腔10接触的内表面上，引起薄膜12的变形和感测电容器C的电容变化讨论的微机械结构35相似的方式来提供(其具有穿过板区30的孔22以将薄膜12与外界流体[0075]由38b表示的参考结构包括微机械结构，其除了其不包括掩埋腔10和薄膜12之外于感测结构38a的薄膜12横向地设定的半导体材料的本体34的表面部分34a上方并且由相应的空白空间24'与相同的表面部分34a分隔开；穿过相应的板区30'的多个相应的孔[0078]相应的制造方法因此设想用于提供感测结构38a和参考结构38b的完全相似的(同[0079]与微机械结构相关联的ASIC在这种情况下借助于感测结构38a的第一焊盘30a和第二焊盘30b并且借助于参考结构38b的相似的第一焊盘30a'和第二焊盘30b'接收感测电[0080]ASIC有利地以不同的方式处理感测电容器C和参考电容器Cref的这些电容变化以[0082]掺杂区39、39'可以通过在形成掩埋腔10后将掺杂剂植入或扩散到专用掩模中来知技术方案的相对于温度的变化和非线性低得多的相[0085]在这一点上，图15将根据本技术方案的电容类型的MEMS压力传感器的温度系数TCO(被表示为全尺度FS的百分数)的绘图与压阻式类型的已知压力传感器的温度系数TCO'温度系数TCO'，根据本技术方案的MEMS压力传感器的温度系数TCO为0.4mbar/℃(即，用于制造MEMS压力传感器的方法有利地是没有已知类型(具体是压阻式类型)的压力传感[0090]另外，所描述的技术方案有利地实现例如通过从外部借助于第一焊盘30a和第二焊盘30b将适当的电偏置信号应用到感测电容器C的板在MEMS压力传感器中的自测试操作对于如图16中示意性地示出的汽车领域中的气压计应[0094]电子设备50在汽车领域中使用时可以根据检测到的压力值例如控制发动机中的燃烧的空气/燃料混合或者否则控制气囊的如，在从-40℃到175℃的范围中的)高温的工业应用中具有与温度无关的特性的压力的检