[發明專利]島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片及制造方法

有效

• 申請號: 201310220922.9
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103278270A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 傘海生;許輝明;陳然斌;余煜璽
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;H01L41/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片，其特征在于設有感壓薄膜和帶空腔的底座；所述感壓薄膜為正面島膜復合結構，在島膜復合結構的應力最大的集中區設有4個壓敏電阻，所述4個壓敏電阻通過金屬電極構成惠斯登電橋，采用硅-玻璃陽極鍵合工藝將惠斯登電橋密封于密閉絕壓腔內，所述惠斯登電橋通過金屬引線將界面預置電極與外部測試設備連接，構成一個完整的壓力敏感和測量系統。

2.如權利要求1所述島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片，其特征在于所述感壓薄膜為正面凸起的島狀結構和薄的膜狀結構復合而成。

3.如權利要求1所述島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片，其特征在于所述感壓薄膜由SOI晶圓片器件層制備并經減薄工藝制成。

4.如權利要求1所述島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片，其特征在于所述帶空腔的底座的材料為玻璃。

5.如權利要求1所述島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片，其特征在于所述空腔的形狀為矩形、方形或圓形。

6.如權利要求3所述島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片，其特征在于所述SOI晶圓片和帶空腔的底座鍵合在一起，且二者鍵合表面都有界面預置電極，把界面預置電極對應焊盤位置上方的硅層打開制備出電極引線孔，通過壓焊金屬引線技術，得到一個完整的壓力傳感器芯片。

7.如權利要求1所述島膜自封裝結構的硅-玻璃微壓力傳感器芯片的制造方法，其特征在于包括以下步驟：

第一階段：SOI晶圓片上的工藝制作

1）.清洗；氧化；

2）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；

3）.濕法腐蝕SiO₂，腐蝕完畢后留下的SiO₂圖形作為接下來重摻雜所用的掩模；

4）.濃硼擴散，形成連接導線；

5）.使用濕法腐蝕去除SiO₂，重新氧化；

6）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；濺射金屬鋁；

7）.使用剝離工藝，剝離完畢后留下來的鋁作為接下來離子注入制作壓敏電阻的掩膜；

8）.使用離子注入工藝在感壓薄膜上制作壓敏電阻；

9）.使用濕法腐蝕去除鋁；

10）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；

11）.濕法腐蝕SiO₂，腐蝕完畢后留下的SiO₂和光刻膠圖形作為接下來制作與重摻雜區域形成歐姆接觸的鋁電極所用的掩模；

12）.濺射鋁，剝離鋁，在SOI晶圓片鍵合面形成鋁電極；

13）.退火，使濃硼重摻雜的硅與Al電極之間形成有效的歐姆接觸；

第二階段：基底部分的制備

1）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；

2）.濕法腐蝕或干法刻蝕，在基底上腐蝕出壓力空腔；

3）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；顯影后留下的光刻膠圖形作為接下來刻蝕基底所用的掩模；

4）.濕法在基底鍵合面腐蝕出形成鑲嵌電極所用的凹槽；

5）.濺射金屬鋁來填補電極凹槽，剝離鋁，在基底鍵合面的內表面形成鋁電極；

第三階段：鍵合及后續工藝

1）.通過鍵合工藝將SOI晶圓片和基底鍵合在一起；

2）.以SOI晶圓片的掩埋氧化硅層為腐蝕自停止層，使用濕法腐蝕對SOI晶圓片進行減薄，留下與基底鍵合在一起的器件層作為感壓薄膜；

3）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；

4）.濕法腐蝕SiO₂，腐蝕完畢后留下的SiO₂圖形作為接下來刻蝕Si所用的掩模；

5）.在感壓薄膜上采用先濕法腐蝕，再干法刻蝕的工藝使鑲嵌在基底上的電極暴露出來，以基底上的鑲嵌電極為干法刻蝕停止層；

6）.涂光刻膠、掩模、曝光、顯影；

7）.用光刻膠做掩膜，使用干法刻蝕，制作出感壓薄膜上的島結構；

8）.裂片、拉引線、測試。