本發(fā)明涉及半導(dǎo)體產(chǎn)品加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MEMS集成復(fù)合傳感器及其加工方法。

背景技術(shù)：
隨著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，硅微機(jī)械加工工藝的日趨成熟，集成硅微機(jī)械加速度傳感器和壓力傳感器的復(fù)合傳感器由于其價(jià)格低、精度高和適合于批量生產(chǎn)，而被廣泛地應(yīng)用于汽車胎壓監(jiān)測(cè)中。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102285633B公開(kāi)了供一種復(fù)合集成傳感器結(jié)構(gòu)的制造方法，包括步驟：提供基底，在其上形成摻雜區(qū)域；刻蝕基底，形成制作腔體的槽；在基底表面和槽側(cè)壁與底部淀積阻擋層；去除基底表面和槽底部的阻擋層，在槽側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)層；以基底上的硬掩膜和側(cè)壁保護(hù)層共同作用，繼續(xù)刻蝕槽，形成深槽；腐蝕深槽，在基底內(nèi)部形成腔體；在槽的側(cè)壁保護(hù)層之間填滿隔離和/或填充材料，形成插塞結(jié)構(gòu)，將腔體與外界隔離；將基底表面平坦化；在基底表面制作導(dǎo)電引線和電極；在加速度傳感器的區(qū)域淀積質(zhì)量塊，并對(duì)其作圖形化；在質(zhì)量塊的周圍形成隔離槽，質(zhì)量塊以懸臂形式與基底相連接。本發(fā)明采用正面的、與常規(guī)半導(dǎo)體工藝相兼容的工藝，具有實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高性能等優(yōu)點(diǎn)。該方案為了在不增加質(zhì)量塊面積的基礎(chǔ)上增大加速度傳感器的靈敏度，采用了在硅質(zhì)量塊上電鍍其他材料(例如銅)增加質(zhì)量的方式。這一方法缺點(diǎn)在于使用電鍍方法淀積的材料其在整片晶圓上的厚度、密度的均勻性很差，導(dǎo)致同一片晶圓上加速度傳感器的零點(diǎn)和靈敏度離散性很大，增加了后續(xù)芯片零點(diǎn)補(bǔ)償以及靈敏度補(bǔ)償?shù)某杀?。該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，電鍍工藝不是CMOS的標(biāo)準(zhǔn)工藝，很多IC廠商沒(méi)有該設(shè)備，這一步工藝外包導(dǎo)致質(zhì)量難以監(jiān)控，而投資電鍍?cè)O(shè)備又會(huì)增加固定資產(chǎn)投入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的在于：提供一種MEMS集成復(fù)合傳感器，其采用傳統(tǒng)硅晶圓進(jìn)行生產(chǎn)，成本低廉且具有較高的靈敏度。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于：提供一種MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法，利用單面腐蝕工藝加工出多個(gè)不同厚度的硅膜，分別作為復(fù)合傳感器的傳感器結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，增加傳感器靈敏度的同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)成本，利于控制整片晶圓上傳感器性能的一致性。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一方面，提供一種MEMS集成復(fù)合傳感器，包括作為襯底硅材料的<111>晶向晶圓，所述晶圓的同一側(cè)設(shè)置有加速度傳感器以及壓力傳感器；所述加速度傳感器具有懸臂梁，以及與所述懸臂梁連接的質(zhì)量塊，所述懸臂梁與所述質(zhì)量塊為一體結(jié)構(gòu)，所述質(zhì)量塊的厚度大于所述懸臂梁的厚度；所述壓力傳感器具有敏感膜，所述敏感膜的厚度與所述懸臂梁的厚度相同或不同；所述懸臂梁與所述質(zhì)量塊均為所述晶圓的一部分，通過(guò)刻蝕加工而成。作為MEMS集成復(fù)合傳感器的一種優(yōu)選技術(shù)方案，還包括溫度傳感器。作為MEMS集成復(fù)合傳感器的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述加速度傳感器的外部設(shè)置有用于保護(hù)所述加速度傳感器的上蓋板。另一方面，提供一種MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法，其特征在于，在<111>晶向的晶圓上刻蝕用于決定質(zhì)量塊、懸臂梁以及敏感膜厚度的質(zhì)量塊開(kāi)槽、懸臂梁開(kāi)槽以及敏感膜開(kāi)槽；二次刻蝕上述開(kāi)槽，在各開(kāi)槽底部形成第二級(jí)凹槽；通過(guò)刻蝕連通相應(yīng)的第二級(jí)凹槽，在質(zhì)量塊、懸臂梁以及敏感膜的下方形成空腔，并保證所述質(zhì)量塊下方的空腔與所述懸臂梁下方的空腔連通；密封各開(kāi)槽，并于所述晶圓表面生成加速度傳感器的壓敏電阻、壓力傳感器的壓敏電阻以及溫度傳感器的溫敏電阻，并進(jìn)行金屬布線；通過(guò)干法刻蝕刻開(kāi)硅膜，釋放加速度傳感器結(jié)構(gòu)。作為MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述質(zhì)量塊開(kāi)槽以及所述敏感膜開(kāi)槽的第二級(jí)凹槽加工完成后刻蝕所述懸臂梁開(kāi)槽，具體包括以下步驟：步驟S1、采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開(kāi)槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開(kāi)槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開(kāi)槽；步驟S2、再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開(kāi)槽以及敏感膜開(kāi)槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級(jí)凹槽；步驟S3、通過(guò)濕法刻蝕連通相應(yīng)第二級(jí)凹槽，在所述質(zhì)量塊開(kāi)槽以及所述敏感膜開(kāi)槽的下方形成空腔；步驟S4、淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將質(zhì)量塊開(kāi)槽以及所述敏感膜開(kāi)槽密封；步驟S5、在所述晶圓上與刻蝕質(zhì)量塊開(kāi)槽相同的側(cè)面上刻蝕作為懸臂梁的懸臂梁開(kāi)槽；步驟S6、再次刻蝕所述晶圓，在所述懸臂梁開(kāi)槽的下部形成決定位于其下方的空腔高度的第二級(jí)凹槽；步驟S7、通過(guò)濕法刻蝕連通懸臂梁開(kāi)槽下部的第二級(jí)凹槽，在所述懸臂梁開(kāi)槽下方形成空腔，并保證位于所述懸臂梁開(kāi)槽下方的空腔與位于質(zhì)量塊開(kāi)槽下方的空腔相互連通；步驟S8、淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將懸臂梁開(kāi)槽密封；步驟S9、于所述晶圓表面生成加速度傳感器以及壓力傳感器的壓敏電阻和溫度傳感器的溫敏電阻，并進(jìn)行金屬布線；步驟S10、通過(guò)干法刻蝕刻開(kāi)硅膜，釋放加速度傳感器結(jié)構(gòu)。具體的，所述步驟S4中，淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將質(zhì)量塊開(kāi)槽以及所述敏感膜開(kāi)槽密封，采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)的方法進(jìn)行。所述步驟S8中，淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將懸臂梁開(kāi)槽密封，采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)的方法進(jìn)行。作為MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，于所述步驟：采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開(kāi)槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開(kāi)槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開(kāi)槽前，在所述晶圓表面生長(zhǎng)第一掩膜層；于所述步驟：再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開(kāi)槽以及敏感膜開(kāi)槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級(jí)凹槽前，在所述晶圓表面生長(zhǎng)第二掩膜層，并刻蝕去除位于所述質(zhì)量塊開(kāi)槽、敏感膜開(kāi)槽底部的第二掩膜層。作為MEMS集成復(fù)合傳感器的加工方法的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述懸臂梁開(kāi)槽加工完成后刻蝕位于質(zhì)量塊開(kāi)槽、懸臂梁開(kāi)槽以及敏感膜開(kāi)槽底部的第二級(jí)凹槽，具體包括以下步驟：步驟S1′、采用〈111〉晶向的晶圓作為襯底硅，在所述晶圓的同一側(cè)刻蝕不同深度的開(kāi)槽，分別作為決定質(zhì)量塊厚度的質(zhì)量塊開(kāi)槽、決定懸臂梁厚度的懸臂梁開(kāi)槽以及決定敏感膜厚度敏感膜開(kāi)槽；步驟S2′、再次刻蝕所述晶圓，在所述質(zhì)量塊開(kāi)槽、懸臂梁開(kāi)槽以及敏感膜開(kāi)槽的下部形成決定位于其各自下方的空腔高度的第二級(jí)凹槽；步驟S3′、通過(guò)濕法刻蝕連通相應(yīng)第二級(jí)凹槽，在所述質(zhì)量塊開(kāi)槽以及所述敏感膜開(kāi)槽的下方形成空腔，并保證位于所述懸臂梁開(kāi)槽下方的空腔與位于質(zhì)量塊開(kāi)槽下方的空腔相互連通；步驟S4′、淀積一層或多層半導(dǎo)體材料將質(zhì)量塊開(kāi)槽、懸臂梁開(kāi)槽以及所述敏感膜開(kāi)槽密封；步驟S5′、于所述晶圓表面生成加速度傳感器以及壓力傳感器的壓敏電阻和溫度傳感器的溫敏電阻，并進(jìn)行...