[發明專利]一種PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器及制作方法

在審

• 申請號: 201911288464.6
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110823422A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 賈文博;張治國;鄭東明;祝永峰;任向陽;關維冰;白雪松;尹萍
• 申請（專利權）人: 沈陽儀表科學研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 楊濱

1.一種PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器制作方法，其特征在于：該制作方法包括如下步驟：

（1）外延，先選取電阻率為1-20Ω*cm的來片襯底，在1000-1150℃高溫下生長一層0.5-4um的Si外延層；該外延層與襯底為反型，生長P型，襯底選擇N型，形成勻質的PN結，生長壓力為10-760托，三氯甲烷流量為40-1000立方厘米每分鐘；

（2）光刻，將上述PN結利用旋凃方法，轉速為1500-4000轉/分鐘進行涂膠，隨后熱板烘烤30-120s，烘烤后曝光15-60s，顯影時間為10-90s，堅膜時間25-60分鐘，刻出邊緣圓滑的阻條器件及壓焊點的器件圖形；

（3）刻蝕，將上述光刻過的PN結利用刻蝕實現光刻得到的圖形，刻蝕深度為1-4.5um，選用濕法或干法刻蝕，選用濕法刻蝕時，刻蝕劑選擇HNO3+HF按照3:1~1:4的比例，刻蝕3-15分鐘；選用干法刻蝕時，選擇Cl2為刻蝕劑，形成了三維臺面的PN結；

（4）將上述三位臺面PN結去除光刻膠后氧化或氮化，選用氧化時，將上述三維臺面的PN結利用干氧-濕氧-干氧的氧化條件生長一層1-2um左右的氧化層，溫度為850-1150℃，O2流量為50-430立方厘米/分鐘，水氣流量為60-350立方厘米/分鐘；選用氮化時，采用LPCVD或者采用PECVD生長一層氮化硅用于器件保護；若采用LPCVD生長氮化硅，溫度為500-850℃，NH3流量為100~500立方厘米/分鐘，SIH4流量為50~400立方厘米/分鐘；若采用PEVD生長，RF高頻功率為100~600W，低頻功率為200~500W，NH3流量為100~300立方厘米/分鐘，SIH4流量為50~400立方厘米/分鐘，N2流量為3000~8000立方厘米/分鐘；

（5）器件保護后光刻壓焊點，選擇負膠，轉速為1500-4000轉/分鐘進行涂膠，隨后熱板烘烤30-120s，烘烤后曝光15-60s，顯影時間為10-90s，堅膜時間25-60分鐘，將壓焊點區域光刻出圖形，后去除該區域氧化層；

（6）將上述去除氧化層區域的壓焊點沉積金屬電極，電極材料為Al/Cr-Ni-Au，后放入去膠液中去膠，溶解掉在光刻膠區域上的金屬，壓焊點區域的電極得到保留，Al/Cr-Ni-Au金屬的厚度為0.8-2um；

（7）合金，將沉積金屬后的整片晶圓片放入400-750℃退火20-60min進行合金，得到歐姆接觸；

（8）制作薄Al/導電多晶硅，將合金后的晶圓片正面沉積薄Al/導電多晶硅覆蓋在阻條器件上，保持阻條器件上下電位一致；

（9）背面各向異性腐蝕硅杯，將上述的晶圓片背面用氫氧化鉀或者四甲基氫氧化銨為刻蝕劑進行硅杯腐蝕，腐蝕液濃度為10~45%，刻蝕后與玻璃靜電封接，即為擴散硅壓力傳感器成品，靜電封接溫度為300~500℃，電壓為100~500V。

2.根據權利要求1所述的PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器制作方法，其特征在于：步驟（1）中，所生長的外延層的摻雜濃度為 2~4.5*10¹⁷ cm-3，或者3-5.5*10¹⁹cm-3。

3.根據權利要求1所述的PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器制作方法，其特征在于：步驟（2）中，涂膠過程中轉速為3500-4000轉/分鐘，曝光時間為15-30s。

4.根據權利要求1所述的PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器，它包括有晶圓片，其特征在于：在晶圓片上分布有凸起的阻條器件及壓焊點，在阻條器件的頂部還覆蓋有電極，在晶圓片及壓焊點的外表面還設置有一氧氣層或氮化層。

5.根據權利要求1所述的PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器，其特征在于：所述的阻條器件為蛇型式結構。

6.根據權利要求1或4所述的PN結壓阻式擴散硅壓力傳感器，其特征在于：阻條器件的邊沿形狀為避免尖端放電的圓角結構。