本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種mems壓力傳感器空腔的制作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和消費電子市場的增長，利用微機電系統(tǒng)(mems)技術(shù)制造的硅壓阻式壓力傳感器由于其體積小、精度高且可通過硅微加工工藝實現(xiàn)批量制備，在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。背面空腔的制備是壓力傳感器芯片制備中重要的一環(huán)，獲得空腔的同時在頂部得到敏感膜，空腔刻蝕深度對敏感膜的厚度起著決定性影響，而敏感膜的厚度對壓力傳感器的靈敏度有著重要的影響。因此必須嚴(yán)格控制壓力傳感器的刻蝕深度。

2、另外，在壓力傳感器中，背面空腔與正面圖形如阻條的相對位置對壓力傳感器的零位偏移、線性度都有較大的影響。因此對晶圓背面空腔與正面圖形的對準(zhǔn)精度檢測和判斷也是十分有必要的。

3、因此，壓力傳感器制造過程中刻蝕空腔的深度控制和對準(zhǔn)問題，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟須解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，以解決壓力傳感器制造過程中刻蝕空腔的深度控制和對準(zhǔn)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，

3、提供一晶圓，所述晶圓包括形成于襯底上的芯片區(qū)和非芯片區(qū)，所述芯片區(qū)包括形成在所述襯底上的壓力器件；所述空腔的制作方法，包括：

4、步驟s1：在所述晶圓的正面非芯片區(qū)上形成若干個監(jiān)控區(qū)域，所述監(jiān)控區(qū)域包括一個預(yù)設(shè)位置，在所述預(yù)設(shè)位置頂點形成若干個具有預(yù)設(shè)深度的溝槽，所述溝槽內(nèi)底部設(shè)置有特異性材料；

5、步驟s2：通過濕法刻蝕工藝在所述預(yù)設(shè)位置和所述壓力器件映射到所述晶圓背面的對應(yīng)位置刻蝕形成空腔，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液體與所述特異性材料接觸時，停止刻蝕，此時布局在空腔上方的薄膜為敏感膜，所述敏感膜厚度與所述第一預(yù)設(shè)深度相同。

6、可選地，在所述預(yù)設(shè)位置頂點形成若干個具有預(yù)設(shè)深度的溝槽，在所述溝槽內(nèi)底部設(shè)置有特異性材料，具體包括：

7、在晶圓正面旋涂第一光阻層；

8、對所述第一光阻層進行曝光及顯影，在所述預(yù)設(shè)位置頂點處形成所述溝槽圖案化的第一光阻；

9、以所述溝槽圖案化的第一光阻為掩膜，刻蝕所述晶圓，形成具有所述預(yù)設(shè)深度的所述溝槽；

10、在所述晶圓正面形成預(yù)設(shè)厚度的特異性材料層；

11、去除所述圖案化的第一光阻，在所述溝槽底部形成具有所述預(yù)設(shè)厚度的所述特異性材料。

12、可選地，在完成步驟s1之后，在步驟s2之前還包括：

13、在所述晶圓正面和背面形成保護層，其中，在所述晶圓背面的保護層上通過刻蝕形成所述空腔的掩膜層；

14、在所述背面保護層上旋涂第二光阻層；

15、對所述第二光阻層進行曝光及顯影，以形成在所述預(yù)設(shè)位置和所述壓力器件映射到所述晶圓背面的對應(yīng)位置的背面掩膜層圖案化的第二光阻；

16、刻蝕所述晶圓背面的所述保護層，形成所述背面掩膜層圖案化的所述保護層。

17、可選地，所述保護層為sin/sio2之一或者兩者的組合材料。

18、可選地，所述保護層厚度為12.5nm～5.3μm。

19、可選地，所述步驟s2還包括：使用檢測設(shè)備檢測刻蝕終點；所述特異性材料包括能與所述刻蝕液體發(fā)生反應(yīng)的材料，所述特異性材料與所述刻蝕液體接觸并發(fā)生反應(yīng)后形成待測離子，所述檢測設(shè)備檢測到所述待測離子，停止刻蝕。

20、可選地，所述特異性材料厚度大于0.7μm；所述特異性材料包括al、zn、al2o3、zno、ge、as的至少其中一種；所述刻蝕液體為tmah溶液/koh溶液之一。

21、可選地，所述特異性材料包括能溶于所述刻蝕液體并使其變色的材料；當(dāng)所述空腔內(nèi)的所述刻蝕液體開始變色時，停止刻蝕；其中，所述特異性材料包括酸堿指示劑、染色劑、涂料、可噴涂的玻璃漆的其中一種。

22、可選地，所述空腔的橫截面呈多邊形，所述溝槽的數(shù)量為多個，所述各溝槽的中心與空腔各頂點相對應(yīng)。

23、可選地，完成步驟s2后還包括步驟s3：

24、通過去除所述第二光阻；

25、去除所述保護層和所述特異性材料；

26、測量所述監(jiān)控區(qū)域的所述溝槽的中心與其對應(yīng)的所述空腔邊緣的偏差。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

28、本發(fā)明提出了一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，通過在晶圓非芯片區(qū)正面設(shè)置若干監(jiān)控區(qū)域，在監(jiān)控預(yù)取內(nèi)預(yù)設(shè)位置上設(shè)置預(yù)設(shè)深度的溝槽，在溝槽內(nèi)設(shè)置有特異性材料，濕法刻蝕預(yù)設(shè)位置對應(yīng)的背面空腔和芯片區(qū)電阻結(jié)構(gòu)對應(yīng)的背面空腔時，當(dāng)濕法刻蝕液體與特異性材料接觸時，檢測一些可實時識別的信息，判斷濕法刻蝕達到了預(yù)期的深度，刻蝕停止。本發(fā)明提供的形成接觸孔的技術(shù)方案，能夠低成本監(jiān)控濕法刻蝕制備的空腔是否達到刻蝕深度，從而避免過刻蝕，從而控制敏感膜的厚度偏差較小，以該方式制作敏感膜壓力傳感器時，可提高壓力傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性。進一步地，可以通過測量溝槽底部與空腔頂部位置相對的偏移量，從而表征晶圓芯片區(qū)的空腔與壓力器件中電阻結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)精度，進而提高良率。

技術(shù)特征：

1.一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，提供一晶圓，所述晶圓包括形成于襯底上的芯片區(qū)和非芯片區(qū)，所述芯片區(qū)包括形成在所述襯底上的壓力器件；所述空腔的制作方法，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，在所述預(yù)設(shè)位置頂點形成若干個具有預(yù)設(shè)深度的溝槽，在所述溝槽內(nèi)底部設(shè)置有特異性材料，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，在完成步驟s1，進行在步驟s2之前還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，所述保護層為sin/sio2之一或者兩者的組合材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，所述保護層厚度為12.5nm～5.3μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，所述步驟s2還包括：使用檢測設(shè)備檢測刻蝕終點；所述特異性材料包括能與所述刻蝕液體發(fā)生反應(yīng)的材料，所述特異性材料與所述刻蝕液體接觸并發(fā)生反應(yīng)后形成待測離子，所述檢測設(shè)備檢測到所述待測離子，停止刻蝕。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，所述特異性材料厚度大于0.7μm；所述特異性材料包括al、zn、al2o3、zno、ge、as的至少其中一種；所述刻蝕液體為tmah溶液/koh溶液之一。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，所述特異性材料包括能溶于所述刻蝕液體并使其變色的材料；當(dāng)空腔內(nèi)的所述刻蝕液體開始變色時，停止刻蝕；其中，所述特異性材料包括酸堿指示劑、染色劑、涂料、可噴涂的玻璃漆的其中一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，所述空腔的橫截面呈多邊形，所述溝槽的數(shù)量為多個，所述各溝槽的中心與空腔各頂點相對應(yīng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種mems壓力傳感器空腔的制作方法，其特征在于，完成步驟s2后還包括步驟s3：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種MEMS壓力傳感器空腔的制作方法，提供一晶圓，晶圓包括形成于襯底上的芯片區(qū)和非芯片區(qū)，芯片區(qū)包括形成在所述襯底上的壓力器件；所述空腔的制作方法，包括：步驟S1:在晶圓的正面非芯片區(qū)上形成若干個監(jiān)控區(qū)域，監(jiān)控區(qū)域包括一個預(yù)設(shè)位置，在預(yù)設(shè)位置頂點形成若干個具有預(yù)設(shè)深度的溝槽，溝槽內(nèi)底部設(shè)置有特異性材料；步驟S2：通過濕法刻蝕工藝在所述預(yù)設(shè)位置和所述壓力器件映射到所述晶圓背面的對應(yīng)位置刻蝕形成空腔，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液體與所述特異性材料接觸時，停止刻蝕，此時布局在空腔上方的薄膜為敏感膜，所述敏感膜的厚度與所述預(yù)設(shè)深度相同。本發(fā)明不僅成本低，而且能較精確地控制空腔刻蝕的深度。

技術(shù)研發(fā)人員：黃金海
受保護的技術(shù)使用者：廣州增芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6