[發明專利]具有四周介質隔離杯結構的壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011247291.6
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112067189B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 李維平;李曉波;蘭之康
• 申請（專利權）人: 南京高華科技股份有限公司
• 主分類號: G01L9/04
• 分類號: G01L9/04;G01L19/06;G01L19/14
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

1.一種具有四周介質隔離杯結構的壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

提供襯底，其中，所述襯底為N型硅襯底；

在所述襯底上形成包井緩沖層，其中，所述包井緩沖層利用外延生長技術形成，并且，所述包井緩沖層為P型；

在所述包井緩沖層中形成壓敏電阻層；

對所述壓敏電阻層進行刻蝕，得到壓敏電阻以及環繞所述壓敏電阻設置的介質隔離環；

在所述壓敏電阻的四周形成介質隔離杯結構；

在所述包井緩沖層和所述壓敏電阻上形成第一絕緣鈍化層，以及形成貫穿所述第一絕緣鈍化層的金屬化過孔；

在所述第一絕緣鈍化層上形成金屬引線，所述金屬引線通過所述金屬化過孔與所述壓敏電阻電連接，以制備得到所述壓力傳感器；

所述在所述壓敏電阻的四周形成介質隔離杯結構，包括：

先在所述介質隔離環內形成第二絕緣鈍化層，以在所述壓敏電阻側壁形成介質隔離杯側部；

之后，在所述介質隔離環底部、所述壓敏電阻底部形成第三絕緣鈍化層，所述第三絕緣鈍化層為介質隔離杯底部；其中，

所述介質隔離杯底部和所述介質隔離杯側部共同組成所述介質隔離杯結構；

所述在所述介質隔離環底部、所述壓敏電阻底部形成第三絕緣鈍化層，包括：

對所述第二絕緣鈍化層的底部進行刻蝕，以獲得元素注入窗口；

利用所述元素注入窗口，對所述第二絕緣鈍化層下方以及所述壓敏電阻兩側下方進行多次不同角度注入氧元素；

在氧氣氛圍下進行推進退火，使所述壓敏電阻下方的氧連通在一起，以形成所述第三絕緣鈍化層；

所述多次不同角度注入氧元素包括：

先垂直襯底0°入射角注入，通過調節離子注入能量10keV~1MkeV，多次注入使襯底表面一定深度范圍的氧元素比較均勻，以使得后續推進退火的氧化層均勻和致密；

接著進行垂直襯底45°入射角注入，通過調節離子注入能量，多次注入使襯底表面一定深度范圍的氧元素比較均勻，以使得后續推進退火的氧化層均勻和致密。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述包井緩沖層與所述壓敏電阻同型，并且，所述包井緩沖層的摻雜濃度與所述壓敏電阻的離子濃度之間具有預設的匹配關系。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述包井緩沖層的摻雜濃度比所述壓敏電阻的離子濃度小至少兩個數量級。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述包井緩沖層的摻雜濃度范圍為3*10¹⁶~5*10¹⁶/cm³，所述壓敏電阻的離子濃度范圍為3*10¹⁸~5*10¹⁸/cm³。

5.一種具有四周介質隔離杯結構的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器包括：

襯底，其中，所述襯底為N型硅襯底；

包井緩沖層，所述包井緩沖層設置在所述襯底沿其厚度方向的一側，其中，所述包井緩沖層是利用外延技術形成的P型包井緩沖層；

壓敏電阻，所述壓敏電阻設置在所述包井緩沖層中；

介質隔離杯結構，所述介質隔離杯結構圍設在所述壓敏電阻四周；

第一絕緣鈍化層，所述第一絕緣鈍化層設置在所述包井緩沖層和所述壓敏電阻上，并且所述第一絕緣鈍化層上設置有貫穿其厚度的金屬化過孔；

金屬引線，所述金屬引線設置在所述第一絕緣鈍化層上，并通過所述金屬化過孔與所述壓敏電阻電連接；

所述介質隔離杯結構包括介質隔離杯側部和介質隔離杯底部；

所述介質隔離杯側部設置在所述壓敏電阻側壁和包井緩沖層側壁之間，所述介質隔離杯底部設置在所述壓敏電阻和所述襯底之間；

所述介質隔離杯底部通過以下方式形成：

先垂直襯底0°入射角注入，通過調節離子注入能量10keV~1MkeV，多次注入使襯底表面一定深度范圍的氧元素比較均勻，以使得后續推進退火的氧化層均勻和致密；

接著進行垂直襯底45°入射角注入，通過調節離子注入能量，多次注入使襯底表面一定深度范圍的氧元素比較均勻，以使得后續推進退火的氧化層均勻和致密。

6.根據權利要求5所述的壓力傳感器，其特征在于，所述包井緩沖層與所述壓敏電阻同型，并且，所述包井緩沖層的摻雜濃度與所述壓敏電阻的濃度之間具有預設的匹配關系。