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一種基于硅硅鍵合的高精度壓力傳感器的制造方法與流程

文檔序號:11822864閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于硅硅鍵合的壓力傳感器,它包括有敏感硅片層及襯底硅片層,其特征是:敏感硅片層結(jié)構(gòu)如下:凹形敏感硅片層的上表面設(shè)置有隔離層,隔離層上表面設(shè)置有焊盤、金屬引線、屏蔽層、襯底焊盤,隔離層下表面設(shè)置有N+隔離區(qū)、P+連結(jié)區(qū)和壓敏電阻,屏蔽層與N+隔離區(qū)通過引線孔連通,焊盤與金屬引線連結(jié)在一起,金屬引線與P+連結(jié)區(qū)通過引線孔連通,P+連結(jié)區(qū)之間設(shè)置有壓敏電阻,凹形敏感硅片層的底部設(shè)置有截面為倒凹字形的硅杯,該硅杯區(qū)域為壓力膜片;敏感硅片層的硅杯杯口與襯底硅片層鍵合在一起,襯底硅片層的中心位置制備有導(dǎo)壓通孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅硅鍵合的壓力傳感器,其特征在于:所述壓敏電阻和P+連接區(qū)外側(cè)隔離有一圈N+隔離區(qū)層。

3.一種基于硅硅鍵合的壓力傳感器的制造方法,它包括有敏感硅片層及襯底硅片層,其特征是:敏感硅片層結(jié)構(gòu)如下:凹形敏感硅片層的上表面設(shè)置有隔離層,隔離層上表面設(shè)置有焊盤、金屬引線、屏蔽層、襯底焊盤,隔離層下表面設(shè)置有N+隔離區(qū)、P+連結(jié)區(qū)和壓敏電阻,屏蔽層與N+隔離區(qū)通過引線孔連通,焊盤與金屬引線連結(jié)在一起,金屬引線與P+連結(jié)區(qū)通過引線孔連通,P+連結(jié)區(qū)之間設(shè)置有壓敏電阻,凹形敏感硅片層的底部設(shè)置有截面為倒凹字形的硅杯,該硅杯區(qū)域為壓力膜片;敏感硅片層的硅杯杯口與襯底硅片層鍵合在一起,襯底硅片層的中心位置制備有導(dǎo)壓通孔;

制造方法包括以下步驟:

(1)清洗敏感硅片,清洗液如下:

SPM(硫酸過氧化氫混合液):H2SO4:H2O2=4:1

RCA1(1號液):NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5

RCA2(2號液):HCL:H2O2:H2O=1:1:6;

(2)在敏感硅片層單晶硅材料上生長氧化層;

(3)使用光刻、擴散濃磷或注入使氧化層上形成N+隔離區(qū);光刻、注入濃硼形成P+連接區(qū);

(4)用離子注入工藝形成壓敏電阻;

(5)生長氧化隔離層;

(6)腐蝕背腔制作出硅杯;

(7)清洗襯底硅片,清洗液同步驟1;

(8)氧化,在襯底硅片上形成掩蔽膜;

(9)光刻,在襯底硅片上刻出腐蝕窗口;

(10)在襯底硅片上腐蝕盲孔;

(11)清洗敏感硅片、襯底硅片,清洗液同步驟1;

(12)采用等離子體處理,對硅片表面進行進一步清洗和表面活化,活化參數(shù):O2:300 ml/min;N2:300 ml/min;射頻功率:300W;曝光時間:3min;

(13)預(yù)鍵合:真空度: 5×10-4Pa;鍵合溫度:420℃~450℃;鍵合時間:0.5hr升溫至420℃~450℃,恒溫2hr,然后2.5hr降至室溫;鍵合壓力:2000mbar;

(14)退火;隨爐升溫至1100℃,保溫2hr,停止加熱等待自然冷卻至室溫,退火過程中N2保護;

(15)形成硅硅鍵合絕壓腔體;

(16)在敏感硅片層采用光刻制出引線孔;

(17)濺射金屬、光刻形成引線及焊盤;

(18)合金化形成芯片內(nèi)部的電氣連接;

(19)濺射金屬、光刻形成屏蔽層;

(20)深反應(yīng)離子刻蝕(或機械研磨)將襯底硅片減薄直至盲孔通透,加工成導(dǎo)壓通孔,形成壓力傳感器微結(jié)構(gòu);

(21)芯片中測,檢測敏感電阻、擊穿、漏電、表面質(zhì)量;

(22)劃片后即為加工完成的基于硅硅鍵合壓力傳感器成品。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硅硅鍵合的壓力傳感器的制造方法,其特征在于:襯底硅片層中心先腐蝕盲孔,再進行硅硅鍵合,形成絕壓腔體;之后再在敏感硅片層上制作金屬引線及焊盤。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硅硅鍵合的壓力傳感器的制造方法,其特征在于:金屬引線及焊盤制備完成后,采用深反應(yīng)離子刻蝕或機械減薄加工工藝將襯底硅片減薄,直至盲孔通透,加工成導(dǎo)壓通孔,形成壓力傳感器微結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硅硅鍵合的壓力傳感器的制造方法,其特征在于:襯底硅片導(dǎo)壓通孔的制作,先形成盲孔,在整體平面工藝制作完成后,最終形成導(dǎo)壓通孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硅硅鍵合的壓力傳感器的制造方法,其特征在于:敏感硅片層加工時,先加工敏感電阻,后腐蝕膜區(qū)。

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