压力传感器的制备方法及压力传感器技术

本发明专利技术涉及一种压力传感器的制备方法及压力传感器，该制备方法包括如下步骤：S1：提供具有背面和正面的晶圆；在晶圆的正面形成压阻条和重掺接触区；通过晶圆的背面刻蚀形成压力深腔；S2：在晶圆的背面键合支撑片；S3：在晶圆的正面制作引线孔和金属连线，连接压阻条形成惠斯通电桥；S4：在晶圆的正面沉积形成钝化层，打开部分钝化层以形成金属焊盘区域。该压力传感器的制备方法将键合工艺放在高温扩散工艺之后，金属连线工艺之前，从而避免了高温扩散工艺对键合工艺的影响，防止了高温扩散工艺破坏真空腔上的压力敏感膜，并且避免了键合工艺对金属连线的压伤，进而提升了产品的制造良率。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器的制备方法及压力传感器
本专利技术涉及一种压力传感器的制备方法及压力传感器，属于微机械制造领域。
技术介绍
1962年，Tufte等第一次用扩散硅压阻条和硅膜结构加工出压阻式压力传感器，开始了压阻式压力传感器的研究。20世纪60年代末70年代初，硅各向异性腐蚀技术、离子注入技术以及阳极键合技术三大技术的出现给压力传感器带来了巨大的变革，它们在提高压力传感器的性能上起到了举足轻重的作用。从20世纪80年代至今，微加工技术的进一步发展，如各向异性腐蚀、光刻、扩散掺杂、离子注入、键合以及镀膜等技术，使得压力传感器的尺寸不断减小、灵敏度得以提高、产量高以及性能优异。同时，新的微加工工艺的开发和应用使得压力传感器的膜厚得以精确控制。Jackson等以及Kim和Wise分别研究了P-N结的电化学性质，利用P型硅和N型硅在腐蚀液中腐蚀率的差异(3000:1在乙二胺为主的腐蚀液中)来制备硅膜。Kloeck等报道了利用电化学自停止技术来提高压阻式压力传感器的输出特性。在20世纪80年代后期，NovaSensor开始利用该技术生产出大量的压力传感器。至今，压力传感器的制造已经发展到一个新的阶段，更多新的工艺技术将应用于压力传感器的生产中，以下为最具代表性的三种现有技术。现有技术一，FreescaleManifoldAirPressure(MAP)sensor利用KOH等各向异性湿法腐蚀技术刻蚀深腔形成压力敏感膜，最后在背面深腔侧键合玻璃或硅片形成压力腔。但，使用KOH等湿法腐蚀溶液，会有K离子污染，影响器件性能，污染产线；另外时间控制腐蚀深度，使压力敏感膜厚度难以精确控制；键合工艺会对圆片正面的金属层造成压伤；现有技术二，NovaSensorpressuresensor首先在衬底圆片上腐蚀出压力深腔，然后在压力深腔侧键合一片N型圆片，通过减薄抛光上面的N型圆片，形成压力敏感膜，接着在压力敏感膜上注入扩散等工艺形成压阻，金属连线及钝化层等结构，最后对背面进行减薄等工艺从背面打开压力腔。但是，该技术存在如下问题：首先完成压力深腔，压力敏感膜密封在上面，后续高温工艺会使压力敏感膜变形，甚至破裂，影响后续工艺及成品率；压力敏感膜使用圆片键合减薄等工艺，工艺难度大，难以制造较薄并平坦的压力敏感膜；现有技术三，Bosch多孔硅外延技术制备的压阻式压力传感器，其工艺使用多孔硅外延单晶硅形成密封腔和压力敏感膜。但，多孔硅外延单晶硅技术等相关工艺技术，包括其它在空腔上外延单晶硅技术形成密封腔和压力敏感膜技术，工艺难度高，很难形成平坦的压力敏感膜，并且并不适用表压压力传感器的制造。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压力传感器的制备方法，通过该制备方法避免了高温扩散工艺对键合工艺的影响，防止了高温扩散工艺破坏真空腔上的压力敏感膜，并且避免了键合工艺对金属连线的压伤。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种压力传感器的制备方法，包括如下步骤：S1：提供具有背面和正面的晶圆；在所述晶圆的正面形成压阻条和重掺接触区；通过所述晶圆的背面刻蚀形成压力深腔；S2：在所述晶圆的背面键合支撑片；S3：在所述晶圆的正面制作引线孔和金属连线，连接压阻条形成惠斯通电桥；S4：在所述晶圆的正面沉积形成钝化层，打开部分钝化层以形成金属焊盘区域。进一步的：所述S1具体包括如下步骤：S11：提供具有背面和正面的晶圆，在所述晶圆上定义压力敏感膜的厚度；S12：在所述晶圆的正面使用离子注入，采用高温扩散工艺制作压阻条，重掺接触区；S13：在晶圆的正面沉积形成保护层；S14：在所述晶圆背面刻蚀形成压力深腔以形成压力敏感膜。进一步的：所述晶圆为SOI。进一步的：所述压力深腔通过深反应离子蚀刻工艺形成。进一步的：所述S13具体包括：在晶圆的正面沉积以氧化层和氮化层形成保护层。进一步的：所述S13与S14之间包括：将所述晶圆的背面减薄抛光以降低晶圆厚度。进一步的：在所述S3中，还包括：当晶圆的背面键合支撑片后，在所述支撑片上打孔以形成与所述压力深腔连接的通孔。进一步的：所述支撑片为硅片或者玻璃片。进一步的：在所述S4中，所述钝化层通过沉积氧化硅和氮化硅而形成。本专利技术还提供了一种压力传感器，通过上述压力传感器的制备方法所形成。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的压力传感器的制备方法将键合工艺放在高温扩散工艺之后，金属连线工艺之前，从而避免了高温扩散工艺对键合工艺的影响，防止了高温扩散工艺破坏真空腔上的压力敏感膜，并且避免了键合工艺对金属连线的压伤，进而提升了产品的制造良率。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术一实施例所示的表压压力传感器；图2A至图2I为图1所示的表压压力传感器的制备方法；图3为本专利技术另一实施例所示的绝压压力传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参见图1并结合图2A至图2I，本专利技术一较佳实施例所示的表压压力传感器100的制备方法包括如下：请结合图2A，第一步：提供晶圆1，该晶圆1为(100)晶面的SOI(silicononinsulator)。所述晶圆1从下至上依次为下层硅15、氧化埋层2和位于氧化埋层2上的上层硅3；该氧化埋层2的材料为氧化硅。将氧化埋层2上的上层硅3厚度精确定义为表压压力传感器100的压力敏感膜4的厚度；请结合图2B，第二步：在所述晶圆1的正面制作零层对位标记5，用于后续工艺的前层对位标记；请结合图2C，第三步：在晶圆1的正面使用离子注入，采用高温扩散工艺制作压阻条6，重掺接触区7；请结合图2D，第四步：在晶圆1上沉积氧化层和氮化层，以作为后续减薄抛光工艺的保护层8，同样的，该保护层8又可以作为表压压力传感器100的绝缘层；请结合图2E，第五步：将晶圆1的背面减薄抛光以降低晶圆1的厚度，进而减少后续刻蚀压力深腔的深度，使表压压力传感器100总厚度减小；请结合图2F，第六步：在晶圆1的背面通过深反应离子蚀刻工艺(DRIE)刻蚀形成压力深腔9，刻蚀停止在氧化埋层2上，形成压力敏感膜4；由于刻蚀氧化硅和硅具有很高的选择比，所以通过深反应离子蚀刻工艺可以精准控制压力敏感膜4的厚度；请结合图2G，第七步：在晶圆1背面键合支撑片10，该支撑片10材料可以但不局限于硅片或是玻璃片。在本实施例中，当晶圆1的背面键合支撑片10后，在所述支撑片10上打孔以形成与所述压力深腔9联通的通孔16；请结合图2H，第八步：在晶圆1的正面的保护层8上开孔以制作形成引线孔11，在引线孔11和保护层8上形成金属连线12以连接压阻条6形成惠斯通电桥，以用于测量压力敏感膜4变化引起的电阻变化；请结合图2I，第九步：在晶圆1的正面沉积氧化硅和氮化硅作为钝化层13，打开部分钝化层13以形成金属焊盘14区域，用于后续打线。在其他实施例中，可将第三步放在第六步之后，但是，通过本实施例中将第六步放在第三步之前(即：将高温扩散工艺放在压力深腔9制备的前面)，可避免由于热效应而引起压力敏感膜4遭到破坏，可提高产品成品率和工艺可行性。另外，在本实施例中，通过将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：提供具有背面和正面的晶圆；在所述晶圆的正面形成压阻条和重掺接触区；通过所述晶圆的背面刻蚀形成压力深腔；S2：在所述晶圆的背面键合支撑片；S3：在所述晶圆的正面制作引线孔和金属连线，连接压阻条形成惠斯通电桥；S4：在所述晶圆的正面沉积形成钝化层，打开部分钝化层以形成金属焊盘区域。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：提供具有背面和正面的晶圆；在所述晶圆的正面形成压阻条和重掺接触区；通过所述晶圆的背面刻蚀形成压力深腔；S2：在所述晶圆的背面键合支撑片；S3：在所述晶圆的正面制作引线孔和金属连线，连接压阻条形成惠斯通电桥；S4：在所述晶圆的正面沉积形成钝化层，打开部分钝化层以形成金属焊盘区域。2.如权利要求1所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，所述S1具体包括如下步骤：S11：提供具有背面和正面的晶圆，在所述晶圆上定义压力敏感膜的厚度；S12：在所述晶圆的正面使用离子注入，采用高温扩散工艺制作压阻条，重掺接触区；S13：在晶圆的正面沉积形成保护层；S14：在所述晶圆背面刻蚀形成压力深腔以形成压力敏感膜。3.如权利要求1或2所述的压力传感器的制备方法，其特征在于，所述晶圆为SOI。4.如权利要求3所述的压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：马清杰，李文翔，
申请(专利权)人：苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32