MEMS压阻式压力传感器工艺

　　MEMS压力传感器市场的年增长率预计为3.8%，到2023年总体市场规模将增长至20亿美元。常用的MEMS压力传感器按照工作原理，可以分为压阻式、电容式、压电式和谐振式等，压阻式压力传感器因制作工艺简单，线性度好和灵敏度高，被成功商业化应用。

　　压阻式压力传感器利用半导体材料的压阻效应，采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路，一般在敏感薄膜上分布四个初始阻值相等的压敏电阻。当没有压力作用时，惠斯通电桥的输出电压为零；当有压力作用时，敏感薄膜发生形变，从而压敏电阻阻值发生变化。其中R1和R3主要利用压敏电阻的纵向压阻效应，阻值增大；R2和R4阻值主要利用压敏电阻的横向压阻效应，电阻减小，造成电桥的不平衡，得到一个输出电压。通过对输出电压的测量，实现对压力变化的检测。

　　压阻式压力传感器按照敏感材料和工艺可以分为：扩散硅压阻式力传感器、多晶硅压阻式压力传感器、SOI( Silicon on Insulator)单晶硅压力传感器等。

　　以目前常规的SOI压力传感器为例，由于P型硅压阻的灵敏度大于N型硅，正面采用扩散或离子注入硼形成P型硅，光刻形成压敏电阻，然后淀积氧化层和氮化硅，光刻出引线孔之后磁控溅射铝电极，背面各项异性腐蚀一定深度，背面Si基各向异性腐蚀一定深度，然后与玻璃阳极键合形成空腔。硅深槽腐蚀技术、离子注入技术以及阳极键合技术三大技术为压阻式压力传感器的关键技术，其工艺稳定性决定了产品的可靠性。

　　MEMS压阻式压力传感器作为最早商业化MEMS传感器之一，随着MEMS技术的不断发展，其制造工艺已逐步成熟和固化。区别于IC制造工艺，MEMS器件为一种产品对应一种制造工艺。而高稳定性、高良率和低成本的MEMS制造工艺是传感器制造厂商追求的最终目标，因此大部分产商都采用IDM模式，实现内部资源整合，具有技术优势和高的利润率。例如，压力传感器制造龙头企业BOSCH、Infineon，Honeywell，ST等占据了汽车类和消费类的绝大部分市场。国内大部分压力传感器设计和制造企业起步较晚，则依赖于代工厂，一方面代工厂产能受限和流片验证成本过高，一方面特有的关键工艺要求无法在一条产线满足，导致多数高性能压力传感器量产困难。芯云纳米技术（苏州）有限公司为国内多家高校和设计公司提供微纳加工服务，实现了多款MEMS压力传感器关键工艺验证、中试和量产导入，拥有硅槽深刻、离子注入和阳极键合等关键工艺的技术积累和设备资源，保障稳定可靠的产量和产能，有效降低工艺验证成本，立志于打造国内首家MEMS压阻式压力传感器工艺整合服务平台，为客户产品保驾护航。

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