MEMS压阻压力传感器技术有别于传统机械式压力传感器，是基于IC制造工艺技术发展起来的，在硅片上通过注入扩散、薄膜沉积、光刻、蚀刻等半导体工艺形成惠斯通硅压阻电桥结构，再运用MEMS专有的三维结构制造工艺技术——双面光刻及深腔蚀刻等工艺形成具有背腔结构的压力敏感膜，最终形成完整的压阻压力传感器。其生产制造工艺，起源于成熟的IC制造工艺，非常容易实现批量化生产，产品一致性高，使得MEMS压阻压力传感器在市场上占据的份额越来越高。另外，MEMS压阻压力传感器在灵敏度、尺寸大小、成本等方面也较传统机械式压力传感器更有优势。
作为第一种商业化的MEMS传感器，MEMS压阻压力传感器的产业发展，主要基于其工艺制造技术的创新。自20世纪40年代开始，C.S.Smith发现了硅与锗的压阻效应，并依据此原理制成压力传感器。随后整个60年代，基本处于研究发展初始阶段，人们开始用扩散硅压阻条和硅膜结构加工出压阻压力传感器。60年代末70年代初，硅各向异性腐蚀技术、离子注入技术以及阳极键合技术三大技术的出现给压力传感器带来了巨大的变革，它们在提高压力传感器的性能上起到了举足轻重的作用。硅各向异性腐蚀和阳极键合技术使得压力传感器得以以低成本大规模生产，离子注入技术使得压阻的掺杂剂量和深度得以精确控制，提高了压力传感器的性能。整个70年代，各种带有背腔结构、岛膜结构以及离子注入型的压阻压力传感器开始出现，它们普遍具有很高的灵敏度和线性度。在此期间，Honeywell和Kulite也开始了大规模生产商业化的集成压力传感器。从20世纪80年代至今，微纳加工技术的进一步发展，加工工艺的成熟化以及更优化的产品工艺制造方案的出现，使得压力传感器的尺寸不断减小、产品性能不断提高，各种高性能的产品都可以实现量产化商业化。
压力传感器的发展历程
纵观整个MEMS压阻压力传感器的发展，可以看出产品工艺解决方案的不断创新，支撑推动了整个产业的快速发展。MEMS压阻压力传感器产品工艺解决方案从最初的在机械结构金属膜片上粘贴应变计，发展到硅背腔键合硅片或玻璃片形成压力腔的方式，再到目前较先进的在一片单晶硅片正面形成压力腔的工艺解决方案。每次工艺解决方案的升级，都伴随着产品性能的提高，产品尺寸的减小，成本的降低，可制造性的提高。目前，较为典型的先进MEMS压阻压力传感器的工艺解决方案，如Bosch的多孔硅外延工艺技术、ST的VENSENS工艺技术，其各自生产的压力传感器芯片在市场上充满竞争力，占据市场主要份额。国内敏芯微电子的SENSA工艺技术，上海微系统的PS3工艺技术，虽然还没有达到大量产使用的阶段，但也说明了国内MEMS产业界对开发产品工艺解决方案的重视、以及压阻压力传感器制造工艺的发展方向。
MEMS RIGHT作为苏州首家专注于MEMS专业研发与代工的平台企业，平台定位中试，其建立填补研发机构与规模化代工厂之间的空白，完全可以满足MEMS中小企业工艺研发和小批量生产需求。为了缩短客户产品导入到量产的周期、降低客户研发生产费用，提供给客户成熟稳定的产品工艺解决方案，MEMS RIGHT从建厂通线之初，就开始着手开发厂内自有的可制造性高的MEMS压阻压力传感器工艺平台。经过几年的开发积累，目前已经拥有基于传统背腔键合工艺的P-N结型压阻压力传感器工艺平台、多晶硅压阻压力传感器工艺平台以及单晶硅高温压阻压力传感器工艺平台，也正在开发晶圆正面形成压力腔的全硅工艺压阻压力传感器工艺平台。
MEMS RIGHT的P-N结型压阻压力传感器工艺平台，采用N型硅衬底，通过离子注入、高温退火推结的方式在晶圆表面形成压阻条，然后沉积氧化绝缘层，接着在氧化绝缘层上蚀刻出接触孔，沉积金属通过接触孔和硅衬底接触，经过图形化在氧化绝缘层上形成金属连线，最后在表面沉积钝化层保护，打开Pad区。然后，通过湿法各向异性腐蚀或深反应离子蚀刻在晶圆背面蚀刻背腔，形成正面的压力敏感膜。通过在晶圆背面键合玻璃片的方法形成绝压或表压压力传感器。作为一个成熟的压阻压力传感器工艺平台，也可以灵活拆分应用，比如以硅硅键合的方式形成压力腔。这套工艺平台允许客户设计的压力敏感膜的膜厚从几μm至几十μm不等，膜厚均匀性控制在±5%以内，键合后的最小厚度可以控制在700μm，器件平面尺寸可以根据客户要求灵活定制。MEMS RIGHT在压阻制造方面，经过大量的实践工艺积累，形成了工艺数据库，可以精确控制方阻、结深等参数，对客户设计、产品导入均有指导帮助的作用。
MEMS RIGHT的P-N结型压阻压力传感器结构示意图
MEMS RIGHT多晶硅压阻压力传感器工艺平台，采用绝缘层上的多晶硅，形成压阻条，避免了漏电问题，可以使用在更宽的温区范围，最高使用温度接近200℃，具有更高的长期稳定性，在工业领域应用广泛。简单概述晶圆制造工艺：首先对晶圆进行热氧化，然后在氧化层上使用LPCVD沉积多晶硅薄膜，经过离子注入、高温退火等工艺处理，图形化后形成压阻条，接着依次完成中间绝缘层、接触区、金属连线以及钝化层的制作，最后完成背腔以及键合步骤。这套工艺平台同样可以满足一般客户的设计需求，并且接受灵活定制。
MEMS RIGHT多晶硅压阻压力传感器结构示意图
MEMS RIGHT有着成熟的多晶硅沉积工艺，可实现低应力成膜，并且对控制复合膜应力有相当的经验，这也是制造高精度高可靠性的多晶硅压阻压力传感器的关键技术之一。
MEMS RIGHT单晶硅高温压阻压力传感器工艺平台，使用SOI晶圆，对顶层单晶硅进行重掺杂，降低电阻温度系数，使其可以在高温接近300℃的环境中稳定使用，主要应用在发动机、内燃机等高温场景下。MEMS RIGHT解决了单晶硅重掺工艺，在1μm的硅薄膜上方阻可以做到5以下，并开发出了玻璃-硅-玻璃键合工艺。根据客户不同的设计，给出合理的工艺解决方案。
MEMS RIGHT单晶硅高温压阻压力传感器结构示意图
以上压阻压力工艺平台已经在对外开放使用，并且已经成功为国内几家MEMS企业提供了研发、生产服务，基本可以涵盖市场上大部分产品，为客户提供成熟稳定的工艺，缩短研发周期，提高产品品质。同时，MEMSRIGHT也正在开发晶圆正面形成压力腔的全硅工艺压阻压力传感器工艺平台，预计可以实现400μm厚的最小芯片厚度，芯片尺寸根据客户设计要求灵活定制，满足小芯片尺寸的便携式消费类领域以及高度集成的TPMS系统等的要求。
关于微纳中试平台：
苏州微纳制造MEMS中试平台（MEMS RIGHT）成立于，坐落于美丽的中国苏州-新加坡工业园区，是苏州首家专注于微纳机电制造（MEMS）专业研发与代工的平台企业。通过MEMS工艺与产品研发，打造专注于6英寸微纳机电制造（MEMS）专业研发与代工的平台企业。公司开展包括MEMS研发，模型，制造，IP授权，技术咨询以及部分的测试封装服务。平台得到国家工信部、江苏省科技厅、苏州工业园区管委会、中科院苏州纳米所等单位的大力支持，隶属于苏州纳米科技发展有限公司（全国资）旗下全资子公司。总共启动1.8万平米基础设施建设，工艺场地设计为6英寸、8英寸同时兼容，目前投入使用6英寸主要场地1850平方米（十级与百级洁净等级），公共超净出租场地3400平方米。
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