[發(fā)明專利]一種微米級半導(dǎo)體傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610011175.1
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105699429A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張一茗;王小華;閆廣超;宋亞凱;穆廣祺;榮命哲;郭煜敬;譚盛武;袁端磊;王禮田;李少華;曹明德;蔣曉旭;高群偉;張文濤;尉鑌;張明禮;劉璐;宋述停;呂品雷
• 申請（專利權(quán)）人: 平高集團有限公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)山西省電力公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;H01L21/308
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微米級半導(dǎo)體傳感器及其制備方法，屬于半導(dǎo)體傳感器制造技術(shù)領(lǐng) 域。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體刻蝕工藝主要分為干法刻蝕與濕法刻蝕。其中，干法刻蝕主要包括離子束濺射 刻蝕(物理作用)、等離子體刻蝕(化學(xué)作用)、反應(yīng)離子刻蝕(物理化學(xué)作用)；濕法刻 蝕主要包括化學(xué)刻蝕、電解刻蝕。濕法刻蝕的優(yōu)點是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、 設(shè)備簡單、成本低。濕法刻蝕的缺點是鉆刻嚴(yán)重、會產(chǎn)生大量的化學(xué)廢液。

公開號為CN1710705A的中國發(fā)明專利(公開日期為2005年12月21日)公開了一 種硅濕法刻蝕工藝，并具體公開了在潔凈的硅片上濺射Cr膜，在Cr掩膜上利用光刻工藝 制備圖形，在(NH₄)₂Ce(NO₃)₅溶液中對掩膜層進行刻蝕，然后使用氫氧化鉀溶液對 刻蝕后的硅片進行濕法刻蝕，再取出掩膜層即得。該濕法刻蝕存在著刻蝕效率低、刻蝕坑 槽表面不光滑，絮狀物不易清洗干凈等問題。而且濕法刻蝕為各向同性，加工精度相對較 差，對于小的特征尺寸的半導(dǎo)體刻蝕并不適用。

干法刻蝕的優(yōu)點是各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復(fù)性好，細(xì)線條操作 安全，易實現(xiàn)自動化，無化學(xué)廢液，處理過程不引入污染物，潔凈度高。但是干法刻蝕的 缺點是成本太高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

對于126kV-1100kV高壓電路上的高壓SF₆斷路器，其使用的多電極傳感器對傳感器 的加工精度有著很高的要求，開發(fā)一種能夠滿足該傳感器產(chǎn)品要求的制備方法意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種加工精度高、成本低微米級半導(dǎo)體傳感器的制備方法。本 發(fā)明的目的還在于提供一種上述方法制備的微米級半導(dǎo)體傳感器。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的微米級半導(dǎo)體傳感器的制備方法的技術(shù)方案如下：

一種微米級半導(dǎo)體傳感器的制備方法，包括如下步驟：

1)在硅板上濺射鋁膜，在鋁膜上涂光刻膠，在光刻膠上覆蓋掩膜版，曝光，去除掩 膜版，顯影，得到鋁光刻硅板；

2)采用刻蝕劑對步驟1)得到的鋁光刻硅板的硅板進行刻蝕，去除光刻膠，即得。

本發(fā)明的微米級半導(dǎo)體傳感器的制備方法，采用先在硅板表面濺射鋁膜，然后對鋁光 刻，之后通過濕法刻蝕硅板，得到的傳感器電極加工精度高，能夠滿足微米級半導(dǎo)體傳感 器的質(zhì)量需求。

在鋁光刻之后，對于硅板來說，光刻、剝離等刻蝕工藝無法準(zhǔn)確控制深度，一般在刻 蝕通孔或者刻蝕到物質(zhì)交接處時采用光刻或者剝離，刻蝕速度可以較快；在刻蝕盲孔的時 候，一般采用控制度較高但速度較慢的刻蝕方式，以滿足對深度以及底面光滑程度的要求。

步驟2)中的刻蝕劑為C₄F₈與SF₆，使用時，先將C₄F₈以100sccm的流量通入5s，然 后將SF₆以100sccm的流量通入8s。

步驟1)中在顯影后進行堅膜，所述堅膜的條件為：溫度為110℃，堅膜時間為10min。

步驟1)中鋁膜的厚度可以視具體的傳感器類型和結(jié)構(gòu)來定，一般的為1μm。

步驟2)中在去除光刻膠后，在微米級半導(dǎo)體傳感器的引出極和收集極表面鍍上 Ti/Ni/Au鍍膜，在微米級半導(dǎo)體傳感器的陰極表面濺射鋁膜，采用鋁刻蝕液進行鋁電極陣 列刻蝕。由于金屬之間的粘附性，可以采用直接在硅板表面進行濺射鋁膜，在鋁膜進行刻 蝕的時候保留一定厚度的鋁，這樣鋁電極全部能夠電導(dǎo)通。由于剝離及干刻工藝只能控制 其形狀按照掩膜版設(shè)計，深度為固定的金屬深度，無法保留部分鋁層做導(dǎo)電用，故對于該 層鋁膜的刻蝕，不能采用剝離、干刻方式，只能采用濕法刻蝕。

本發(fā)明的制備方法中兩次進行鋁膜的濺射和刻蝕，第一次濺射的鋁膜主要用來進行圖 形的轉(zhuǎn)移，濕法刻蝕時采用鋁作為圖形轉(zhuǎn)移的介質(zhì)；第二次濺射的鋁膜是在陰極表面刻蝕 電極用，即在陰極表面使用濕法刻蝕鋁膜的辦法進行微米級鋁金屬電極的加工，刻蝕時保 留一定的厚度的鋁膜作為導(dǎo)電層使用。

所述鋁刻蝕液由體積比為16:1:1:2的磷酸、硝酸、醋酸、水混合得到，所述磷酸質(zhì)量 分?jǐn)?shù)不低于85％，所述硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65-68％，所述醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于99.5％?？? 蝕溫度為45℃。