[發(fā)明專利]基于硅硅鍵合和絕緣層上硅的壓力傳感器芯片及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810036215.3
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN101271028A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武愛民;陳靜;王曦;魏星;張波;王曦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1、基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于體硅片和SOI微機(jī)械加工形成梁-膜結(jié)構(gòu)和力敏電阻部分，由各向異性腐蝕在體硅片正面形成淺槽，背面形成導(dǎo)氣孔，淺槽之上的SOI上有應(yīng)力膜，梁和通過二氧化硅埋層隔離的終端壓阻元件以及連接力敏電阻元件的引線和電極。

2、按權(quán)利要求1所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于梁和膜的厚度取決于器件的量程，梁和膜的厚度比為2-5。

3、按權(quán)利要求1或2所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于所述的梁的厚度為5μm-20μm，膜的厚度為1μm-10μm。

4、按權(quán)利要求1所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于淺槽的深度為1μm-20μm。

5、按權(quán)利要求1所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于四終端壓阻元件布置在梁的中間窄區(qū)內(nèi)或布置在梁兩端的窄區(qū)內(nèi)。

6、按權(quán)利要求1或5所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于所述的四終端壓阻元件共有4個引出電極，其中相對的兩個引出電極接輸入電壓，另外兩端為輸出端，輸出信號的大小于梁-膜結(jié)構(gòu)受到的壓力差成正比。

7、按權(quán)利要求1所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片，其特征在于所述的體硅片為N型或P型。

8、制備如權(quán)利要求1所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片的方法，其特征在于包括采用以下步驟制作：

(a)應(yīng)力分析找出梁上應(yīng)力最大的位置即最佳的壓阻位置，完成設(shè)計，制作光刻版；

(b)采用p型或n型硅片，正反對準(zhǔn)光刻后，用熱氧化層做掩膜在氫氧化鉀或四甲基氫氧化銨溶液中腐蝕出淺槽和下面的導(dǎo)氣孔；

(c)采用硅硅熱壓鍵合將SOI片倒扣與腐蝕好的硅片的淺槽面鍵合；

(d)采用研磨或者濕法腐蝕結(jié)合化學(xué)機(jī)械拋光將SOI上層減薄至1-5μm；

(e)各向異性腐蝕形成梁和膜的結(jié)構(gòu)；

(f)通過硼離子注入和擴(kuò)散獲得需要的力敏壓阻元件區(qū)域和歐姆接觸連接引線的區(qū)域摻雜濃度，采用反應(yīng)離子束刻蝕或深反應(yīng)離子束刻蝕形成四終端壓阻元件；

(g)光刻引線孔，濺射金屬，合金完成芯片的電學(xué)連接；

(h)劃片，測試，完成傳感器芯片制備。

9、按權(quán)利要求8所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片的制作方法，其特征在于步驟c所述的硅硅熱壓鍵合工藝包括：

a)RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗；

b)微波等離子體活化；

c)兆聲清洗；

d)熱壓預(yù)鍵合的溫度為200℃到500℃，壓強(qiáng)1～50bar，鍵合持續(xù)時間5～100分鐘；

以及e)高溫退火加固的溫度為900℃～1200℃，加固持續(xù)時間1～4小時。

10、按權(quán)利要求8所述的基于硅硅鍵合和SOI制作的壓力傳感芯片的制作方法，其特征在于四終端壓阻元件區(qū)域摻雜類型為P型，摻雜濃度為10¹⁷～10²⁰/cm²；歐姆接觸連接引線的區(qū)域摻雜類型為P型，摻雜濃度大于10²⁰/cm²。