[發(fā)明專(zhuān)利]一種適合表面貼裝工藝的壓阻式壓力傳感器及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710381881.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107176585B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志健;朱二輝;陳磊;楊力建;于洋;鄺國(guó)華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東合微集成電路技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B81B7/02
• 分類(lèi)號(hào): B81B7/02;B81C1/00;G01L1/18
• 代理公司: 廣東莞信律師事務(wù)所 44332
• 代理人: 曾秋梅

1.一種適合表面貼裝工藝的壓阻式壓力傳感器，所述的傳感器包括襯底半導(dǎo)體材料、第一絕緣層以及頂層半導(dǎo)體材料；其特征在于：在襯底半導(dǎo)體材料內(nèi)與第一絕緣層界面位置設(shè)有空腔；

頂層半導(dǎo)體材料和襯底半導(dǎo)體材料為反相摻雜，即頂層半導(dǎo)體材料為N型摻雜，則襯底半導(dǎo)體材料為P型摻雜；頂層半導(dǎo)體材料為P型摻雜時(shí)，則襯底半導(dǎo)體材料為N型摻雜；

襯底半導(dǎo)體材料上設(shè)有電隔離溝槽；頂層半導(dǎo)體材料和襯底半導(dǎo)體材料外表設(shè)有第二絕緣層；被電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料上形成有電接觸孔，電接觸孔內(nèi)重?fù)诫s；并形成金屬引腳；

在頂層半導(dǎo)體材料上形成有壓力傳感器的壓阻條、電學(xué)引線區(qū)及電學(xué)連接孔；壓阻條的摻雜方式和頂層半導(dǎo)體材料摻雜方式相反，電學(xué)引線區(qū)的摻雜方式與頂層半導(dǎo)體材料的摻雜方式相反；

電學(xué)引線區(qū)和部分壓阻條重合，也與電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料部分重合；

所述的電學(xué)連接孔通過(guò)第二絕緣層、頂層半導(dǎo)體材料及晶圓內(nèi)的第一絕緣層，暴露出部分襯底半導(dǎo)體材料；并且位置在電學(xué)引線區(qū)和電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料部分的重合區(qū)域內(nèi)；在電學(xué)連接孔內(nèi)沉積導(dǎo)電層形成電連接通道，導(dǎo)電層材料為摻雜方式與頂層半導(dǎo)體材料摻雜相反的半導(dǎo)體導(dǎo)電材料；各電連接通道之間相互絕緣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于：所述的傳感器基于預(yù)制空腔絕緣襯底上的硅(Cavity-SOI)晶圓制作。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于：所述的電隔離溝槽的形狀為圓形環(huán)、長(zhǎng)方形環(huán)或者正方形環(huán)；電隔離溝槽內(nèi)全部填充、部分填充或者完全不填充絕緣層。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于：所述的電隔離溝槽的形狀為圓形環(huán)、長(zhǎng)方形環(huán)或者正方形環(huán)；電隔離溝槽內(nèi)全部填充、部分填充或者完全不填充絕緣層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的壓阻式壓力傳感器，其特征在于：所述的電學(xué)連接孔的形狀為圓形或者方形。

6.一種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的壓阻式壓力傳感器的制造方法，其特征在于：所述的方法包括以下步驟：

S1、在晶圓的襯底半導(dǎo)體材料內(nèi)形成電隔離溝槽，具體包括(a)：在晶圓的襯底半導(dǎo)體材料上生長(zhǎng)一層硬掩膜層；(b)：圖形化、刻蝕，刻穿硬掩膜層及襯底半導(dǎo)體材料，暴露出晶圓中的部分第一絕緣層，形成電隔離溝槽；所述晶圓包括襯底半導(dǎo)體材料、第一絕緣層以及頂層半導(dǎo)體材料，在襯底半導(dǎo)體材料內(nèi)與第一絕緣層界面位置設(shè)有空腔；

S2、去除S1中襯底硅表面的硬掩膜層，并在晶圓表面重新形成第二絕緣層、填堵電隔離溝槽；

S3、在頂層半導(dǎo)體材料上形成壓力傳感器的壓阻條：在頂層半導(dǎo)體材料上方的第二絕緣層圖形化、輕摻雜、形成壓力傳感器的壓阻條；壓阻條的摻雜方式和頂層半導(dǎo)體材料摻雜方式相反；

S4、頂層半導(dǎo)體材料重?fù)诫s、形成電學(xué)引線區(qū)：在頂層半導(dǎo)體材料上方的第二絕緣層圖形化、重?fù)诫s，形成電學(xué)引線區(qū)域，組成壓阻電橋；電學(xué)引線區(qū)和部分壓阻條重合，也與電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料部分重合；電學(xué)引線區(qū)的摻雜方式與頂層半導(dǎo)體材料的摻雜方式相反；

S5、形成電學(xué)連接孔：在頂層半導(dǎo)體材料上方的第二絕緣層圖形化、刻蝕，刻穿第二絕緣層、頂層半導(dǎo)體材料及晶圓內(nèi)的第一絕緣層，暴露出部分襯底半導(dǎo)體材料；電學(xué)連接孔的位置在電學(xué)引線區(qū)和電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料部分的重合區(qū)域內(nèi)；

S6、形成電連接通道，形成電學(xué)連接孔后，沉積導(dǎo)電層，填充電學(xué)連接孔，形成電學(xué)引線區(qū)與電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料之間的電連接通道，圖形化、刻蝕，去除部分或全部晶圓表面的導(dǎo)電層，確保各個(gè)電連接通道電絕緣；導(dǎo)電層材料為摻雜方式與頂層半導(dǎo)體材料摻雜相反的半導(dǎo)體導(dǎo)電材料；

S7、形成電接觸孔，在晶圓被電隔離溝槽包圍的襯底半導(dǎo)體材料下方的第二絕緣層上圖形化、刻蝕，刻穿絕緣層，形成電接觸孔；

S8、形成從頂層半導(dǎo)體材料摻雜區(qū)到襯底半導(dǎo)體材料的電通道及金屬引腳，在襯底半導(dǎo)體材料上的電接觸孔內(nèi)重?fù)诫s，高溫退火、活化；然后沉積金屬，并圖形化、刻蝕部分金屬層，形成從頂層半導(dǎo)體材料重?fù)诫s區(qū)到襯底半導(dǎo)體材料的電通道及金屬引腳；電接觸孔內(nèi)的摻雜方式與襯底半導(dǎo)體材料摻雜方式相同。