[發(fā)明專利]一種測試加速度,壓力和溫度的集成硅芯片及制作方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200910051766.1 | 申請日： | 2009-05-22 |
| 公開（公告）號： | CN101551403A | 公開（公告）日： | 2009-10-07 |
| 發(fā)明（設計）人： | 李昕欣;王權 | 申請（專利權）人： | 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所 |
| 主分類號： | G01P15/00 | 分類號： | G01P15/00;G01L9/06;G01K7/22;B81B7/00;B81C1/00 |
| 代理公司： | 上海智信專利代理有限公司 | 代理人： | 潘振甦 |
| 地址： | 200050*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 測試 加速度 壓力 溫度 集成 芯片 制作方法 | ||
1.一種測試加速度，壓力和溫度的集成硅芯片，其特征在于所述的集成硅芯片上包括基于熱電堆的加速度傳感器、絕對壓力傳感器和溫度傳感器；采用LPCVD在硅片上淀積的低應力氮化硅薄膜同時作為絕對壓力傳感器的結構層、熱電堆加速度傳感器和溫度傳感器的支撐層；其中，
所述的熱電堆的加速度傳感器中，加熱器由多晶硅電阻構成，懸于密封腔的中間，兩對金屬和P型多晶硅或N型多晶硅組成的熱電堆等距離對稱地放置在加熱器的兩側；
所述的絕對壓力傳感器中，多晶硅薄膜淀積在低應力的氮化硅薄膜上，干法腐蝕制作形成力敏電阻條；犧牲層是由低溫氧化硅和摻磷的氧化硅兩層薄膜組成；
所述的溫度傳感器采用摻雜的多晶硅電阻自身的熱敏效應，電阻線性的變化值來檢測溫度變化值。
2.按權利要求1所述的測試加速度，壓力和溫度的集成硅芯片，其特征在于采用LPCVD方法淀積的低應力氮化硅厚度為0.1-1.5μm。
3.制作由權利要求1所述的測試加速度，壓力和溫度的集成硅芯片的方法，其特征在于用同一套微加工工藝在硅片上通過光刻工藝完成的，工藝步驟包括：
(a)構建犧牲層，定義多晶硅力敏電阻，熱電堆加速度傳感器的熱電偶和溫度傳感器熱敏電阻
(i)首先對所選用的硅片進行標準清洗，后用去離子水沖洗并在甩干機中脫水，烘干；
(ii)在氧化爐中熱氧化形成高溫氧化層，然后進入低壓化學氣相沉積爐淀積低應力氮化硅，再在低壓化學氣相爐中淀積低溫氧化硅；
(iii)第一次光刻淀積的低溫氧化硅，再在緩沖的氫氟酸溶液中腐蝕淀積的低溫氧化硅，后在濃硫酸中去膠，去離子水沖洗后，再標準清洗，用去離子水沖洗、烘干后進入LPCVD爐中生長PSG薄膜，所述的緩沖氫氟酸是由體積比為7∶1的NH4F與HF組成，所述的PSG為摻磷的低溫氧化硅；
(iv)再第二次光刻定義PSG的形狀，在緩沖的氫氟酸中腐蝕PSG，后在濃硫酸中去膠，去離子水沖洗后，再標準清洗，用去離子水沖洗兩層薄膜?作為犧牲層；
(v)將清洗烘干后的硅片進入LPCVD爐中生長第二層低應力氮化硅，然后再在LPCVD爐中淀積多晶硅薄膜，通過硼擴散或硼離子注入使多晶硅薄膜摻雜，將硅片在高溫950℃～1200℃氮氣保護下，退火40分鐘～60分鐘；
(vi)第三次光刻多晶電阻條的形狀，采用干法電感耦合的等離子體刻蝕，在低應力氮化硅上刻蝕出壓力傳感器的力敏電阻、熱電堆加速度傳感器的熱電偶、加熱器和溫度傳感器熱敏電阻；后在濃硫酸中去膠，去離子水沖洗后，再標準清洗后，用去離子水沖洗；
(b)形成絕對壓力測試的真空參考腔和金屬引線
(i)烘干后的硅片第四次光刻定義腐蝕孔，采用反應離子刻蝕低應力氮化硅，再用40％HF腐蝕形成犧牲層，用去離子水沖洗，并在去離子水中浸泡后再標準清洗，用去離子水沖洗，烘干后進入LPCVD爐中生長由四乙氧基硅烷為硅源分解的TEOS封住腐蝕孔；第五次光刻定義TEOS栓，腐蝕TEOS，后用去離子水沖洗，再標準清洗后，用去離子水沖洗、烘干；
(ii)將烘干后的硅片進入LPCVD爐中生長絕緣層，第六次光刻定義接觸孔，用RIE刻LS?SiN，后濺射TiW/Au雙層薄膜，第七次光刻TiW/Au，在Au腐蝕液中腐蝕Au，在雙氧水中腐蝕TiW，后用去離子水沖洗并烘干；
(c)深腐蝕出熱電堆加速度傳感器的空腔
第8次光刻腐蝕空腔的位置，先涂4620厚膠，再次進入電感耦合等離子體反應器中深腐蝕，深腐蝕工藝是先用垂直向下腐蝕，再改用SF6各向同性腐蝕釋放懸臂梁，最終形成深腐蝕的空腔，最后直接在腔中等離子體去除4620厚膠；
(d)BCB鍵合，形成封閉的腔
(i)預先制作蓋板硅片，腐蝕有深坑，同時腐蝕有通孔，通過兩次光刻直接在40℃氫氧化鉀溶液中各向異性腐蝕形成，選用有機BCB膠將蓋板硅片與器件硅片粘結起來，從而形成所需要的密閉空腔；
(ii)將鍵合后的雙層硅片在劃片機上分成每個單元，蓋板硅上的通孔將器件硅片上的焊盤暴露出來，壓焊后實現(xiàn)電路的互連。
4.按權利要求3所述的測試加速度，壓力和溫度的集成硅芯片的制作方法，其特征在于步驟(a)生長的PSG作為腐蝕通道，PSG的厚度為0.1-0.5μm，?低溫氧化硅厚度為1.0-2.0μm。
5.按權利要求3所述的測試加速度，壓力和溫度的集成硅芯片的制作方法，其特征在于深腐蝕出熱電堆加速度傳感器的空腔深度為200-400μm。?
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