[發(fā)明專利]耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210314514.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102818516A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱榮惠;郝曉卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫永陽(yáng)電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/16
• 分類號(hào): G01B7/16;B81C1/00
• 代理公司: 宜興市天宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 32208
• 代理人: 蔡鳳苞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器芯片及其制作方法，尤其是涉及一種耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片及其制作方法。

背景技術(shù)

硅具有高劑量因子特性，經(jīng)常被用來(lái)制作硅應(yīng)變計(jì)傳感器，現(xiàn)代的硅制程技術(shù)已經(jīng)使批量生產(chǎn)這種傳感器成為可能，而且用于應(yīng)變計(jì)傳感器的壓敏電阻的摻雜等級(jí)可以根據(jù)壓力的大小來(lái)決定摻雜等級(jí)。

眾所周知，零點(diǎn)漂移是影響傳感器性能的重要指標(biāo)，而PN結(jié)的反向漏電流大大的影響了零點(diǎn)漂移。現(xiàn)有技術(shù)中，用普通的體硅晶圓制作的應(yīng)變計(jì)傳感器芯片，壓敏電阻依靠PN結(jié)與襯底隔離，工作到125℃并不困難。但是PN結(jié)的反向漏電流隨溫度升高而呈指數(shù)形式增高，即PN結(jié)的漏電流隨溫度每上升7度就會(huì)增加1倍。在常溫下，一般漏電流最大值小于100nA，芯片在125℃以上的溫度，壓阻條和硅襯底的漏電流可以達(dá)到幾百nA，甚至1mA，因此會(huì)大大的影響壓力芯片型變量的零點(diǎn)漂移，所以硅應(yīng)變計(jì)傳感器的應(yīng)用工作溫度范圍的溫度不能太高，一般不能超過(guò)125度。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)人針對(duì)上述的問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片及其制作方法，確保在高溫下使用的測(cè)量精度，提高應(yīng)用工作溫度范圍。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片，壓敏電阻及勢(shì)壘金屬沉積層制作在SOI材料上。?

進(jìn)一步的：

所述勢(shì)壘金屬沉積層由鎢通過(guò)化學(xué)氣相積淀制作而成。

一種耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片制作方法，包括如下步驟：

A、在硅襯底表面氧化形成埋氧層，然后與晶圓高溫鍵合，硅襯底剝離并拋光制成單晶硅層，形成SOI材料；

B、在SOI材料的單晶硅層表面進(jìn)行氧化、氮化硅低壓化學(xué)氣相積淀，生長(zhǎng)出氮化硅及二氧化硅復(fù)合層；?

C、氮化硅及二氧化硅復(fù)合層表面涂滿光刻膠后軟烘干，進(jìn)行一次光刻、腐蝕、離子注入、去除光刻膠；二次進(jìn)行光刻、腐蝕、硼離子注入，去除光刻膠，清洗形成壓敏電阻；

D、未摻雜的低壓化學(xué)氣相沉積氧化物及硼磷硅玻璃在低溫下沉積、回流、強(qiáng)化形成兩層金屬中間介質(zhì)層；光刻、腐蝕形成連接至壓敏電阻的接觸孔；由鎢通過(guò)化學(xué)氣相積淀制作勢(shì)壘金屬沉積層，然后金屬鋁通過(guò)濺射在勢(shì)壘金屬沉積層上形成綁定線用的焊盤；

E、整個(gè)芯片的表面通過(guò)氧/氮等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積形成氧化物和氮化物，表面刻蝕后露出焊盤，然后整個(gè)芯片用氮?dú)?氫離子氣體退火后形成氧化物/氮化物鈍化層與鋁接觸；

F、將晶圓層的厚度減薄，并在芯片頂層覆蓋一層聚酰亞胺并烘烤硬化。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：?

1、硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片直接使用絕緣襯底上的硅材料（SOI材料）隔離，壓敏電阻及勢(shì)壘金屬沉積層制作在SOI材料上，從而消除了PN結(jié)產(chǎn)生的漏電流，使硅應(yīng)變計(jì)傳感器工作的高溫情況下卻不會(huì)發(fā)生誤讀的情況，使工作溫度范圍大大提高，可高達(dá)225到250℃；2、硅應(yīng)變計(jì)傳感器使用鎢制作勢(shì)壘金屬沉積層，由鎢和鋁作為金屬互聯(lián)的材料，鎢的熔點(diǎn)非常高，可使傳感器芯片工作在相當(dāng)高的溫度；3、硅應(yīng)變計(jì)傳感器使用鎢和鋁作為金屬互聯(lián)材料，可使接觸孔各層間階梯型覆蓋更可靠；4、硅應(yīng)變計(jì)傳感器使用鎢和鋁作為金屬互聯(lián)的材料，鋁柔軟、熔點(diǎn)低，易于與鎢綁定，而且鋁的焊盤到綁定線可以工作到660度而不會(huì)引起金屬間化合相，解決了高溫時(shí)潛在的綁定問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片的剖視圖。

圖2~6為耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片的制作流程分解圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片，其壓敏電阻9及勢(shì)壘金屬沉積層12制作在SOI材料上，勢(shì)壘金屬沉積層12由鎢通過(guò)化學(xué)氣相積淀制作而成。

耐高溫硅應(yīng)變計(jì)傳感器芯片制作方法包括如下步驟：

A、如圖2所示，在硅襯底1上經(jīng)過(guò)高溫氧化生成1um的埋氧層2，然后在硅襯底1內(nèi)注入氫離子，在氫離子注入過(guò)程中會(huì)在氫離子的城池附近形成一個(gè)由許多氣泡組成的局域性很強(qiáng)的微空腔層4；清洗之后，將其與385-400um的處理晶圓3高溫鍵合，鍵合過(guò)程中，氣泡內(nèi)壓強(qiáng)隨退火溫度的升高而增大，達(dá)到500℃左右時(shí)，氣泡內(nèi)氣體膨脹產(chǎn)生足夠的壓力，使得處理晶圓3上的埋氧層2、硅薄膜與硅襯底1的微空腔層的下面部分分離，實(shí)現(xiàn)了智能剝離，然后進(jìn)行拋光，在處理晶圓3上形成SOI材料（絕緣襯底上的硅材料）的單晶硅層101、埋氧層2及晶圓3。