压力传感器制备方法技术

本发明专利技术提供一种压力传感器制备方法，包括：采用阳极键合工艺将带有凹槽的第一玻璃片(7)和SOI背硅层(4)的一面键合，将SOI埋氧层(3)，压敏电阻(5)，金属电极(6)和欧姆接触区(10)密封在凹槽中；采用化学机械抛光工艺减薄SOI背硅层(4)的另一面；刻蚀减薄后的SOI背硅层(4)的另一面得到感压膜(8)；采用阳极键合工艺将第二玻璃片(9)和SOI背硅层(4)的另一面键合；减薄第二玻璃片(9)，去除第一玻璃片(7)并划片得到压力传感器。本方法通过上下两层玻璃夹持，大大提高了压力传感器制备的成品率。大大提高了压力传感器制备的成品率。大大提高了压力传感器制备的成品率。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器制备方法


[0001]本专利技术涉及小尺寸压力传感器制造
，尤其涉及一种压力传感器制备方法。

技术介绍

[0002]小尺寸压阻式压力传感器具有体积小，质量轻，线性度高，易于集成，后续电路处理简单等优点，在医疗、工业、航空与消费电子领域有巨大的应用市场。
[0003]小尺寸压阻式压力传感器微型化不仅要在长度与宽度方向进行缩小，在厚度方向也要进行减薄，来满足特殊微小环境的三维尺寸要求。传统的减薄工艺是在化学机械抛光器件后，采用深反应离子刻蚀出空腔，用以阳极键合，从而实现厚度方向的缩小。然而由于减薄后的器件刚度减小，容易在后续处理工艺中发生碎裂，导致低的成品率。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]针对于现有的技术问题，本专利技术提供一种压力传感器制备方法，用于至少部分解决以上技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术提供一种压力传感器制备方法，包括：采用阳极键合工艺将带有凹槽的第一玻璃片7和SOI背硅层4的一面键合，将SOI埋氧层3，压敏电阻5，金属电极6和欧姆接触区10密封在凹槽中；采用化学机械抛光工艺减薄SOI背硅层4的另一面；刻蚀减薄后的SOI背硅层4的另一面得到感压膜8；采用阳极键合工艺将第二玻璃片9和SOI背硅层4的另一面键合；减薄第二玻璃片9，去除第一玻璃片7并划片得到压力传感器。
[0008]可选地，阳极键合工艺的键合气压为10
‑3mbar～1bar。
[0009]可选地，在采用阳极键合工艺将带有凹槽的第一玻璃片7和SOI背硅层4的一面键合之前，压力传感器制备方法还包括：采用LPCVD或磁控溅射沉积氮化物或金属材料的工艺，在第一玻璃片7上沉积掩蔽牺牲层并进行图形化；刻蚀第一玻璃片7，去除掩蔽牺牲层得到带有凹槽的第一玻璃片7，其中，凹槽的深度为1～100μm。
[0010]可选地，在键合第一玻璃片7和SOI背硅层4之前，压力传感器制备方法还包括：对SOI晶圆1的顶硅层2进行离子注入和退火，得到低阻顶硅层；刻蚀低阻顶硅层得到压敏电阻5和欧姆接触区10；在SOI埋氧层3上制备与压敏电阻5相连接的金属电极6，并对压敏电阻5和金属电极6进行欧姆接触退火；保留包括压敏电阻5，金属电极6和欧姆接触区10的有效图形区，刻蚀其他区域的SOI埋氧层3至SOI背硅层4。
[0011]可选地，顶硅层2为n型(100)晶面，厚度为0.1～5μm；离子注入为硼注入。
[0012]可选地，刻蚀低阻顶硅层得到压敏电阻5和欧姆接触区10包括：刻蚀低阻顶硅层得到位于感压膜8内部边缘的方形、Π形或U形的压敏电阻5；以及，刻蚀低阻顶硅层得到位于压敏电阻5两端，并与压敏电阻5和金属薄膜6相连的欧姆接触区10，其中，欧姆接触区10为p
型硅材料。
[0013]可选地，在SOI埋氧层3上制备厚度为50nm～2μm的金属电极6；其中，金属电极6的材料包括钛，铝和镍中的任意一种及其组合。
[0014]可选地，刻蚀减薄后的SOI背硅层4的另一面得到感压膜8包括：刻蚀减薄后的SOI背硅层4的另一面得到方形或圆形的感压膜8。
[0015]可选地，第二玻璃片9的厚度为100μm～1mm，第二玻璃片9的至少一面为抛光面，抛光面的表面粗糙度小于2nm；减薄第二玻璃片9至其厚度为20～500μm。
[0016]可选地，采用化学机械抛光工艺减薄SOI背硅层4的另一面至SOI背硅层4的厚度为10～100μm，其中，抛光减薄后的SOI背硅层4的表面粗糙度小于20nm。
[0017](三)有益效果
[0018]本专利技术提供一种压力传感器制备方法，采用不同于传统的减薄后刻蚀工艺，而是结合上下两层玻璃夹持，先减薄再刻蚀再减薄来制备空腔得到感压膜，大大提高了压力传感器制备的成品率。
[0019]采用两次阳极键合工艺在压力传感器正面和背面分别键合用以保护压力传感器的玻璃片，可以提高压力传感器件结构的整体刚度，保证了器件的成品率，带来了可观的经济效益。键合后的器件可以利用激光或砂轮划片进行分离，在留有边界余量的前提下不会损伤有效结构，方便简捷。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的压力传感器制备方法流程图；
[0022]图2示意性示出了根据本专利技术实施例的SOI晶圆结构图；
[0023]图3示意性示出了根据本专利技术实施例的金属电极位置图；
[0024]图4示意性示出了根据本专利技术实施例的键合第一玻璃片后的器件结构图；
[0025]图5示意性示出了根据本专利技术实施例的受玻璃片保护的压力传感器结构图；
[0026]图6示意性示出了根据本专利技术实施例的感压膜位置图；
[0027]图7示意性示出了根据本专利技术实施例的受玻璃片保护的压力传感器三维结构图；
[0028]图8示意性示出了根据本专利技术实施例的压力传感器结构图。
[0029]【附图标记说明】
[0030]1‑
SOI晶圆
[0031]2‑
顶硅层
[0032]3‑
SOI埋氧层
[0033]4‑
SOI背硅层
[0034]5‑
压敏电阻
[0035]6‑
金属电极
[0036]7‑
第一玻璃片
[0037]8‑
感压膜
[0038]9‑
第二玻璃片
[0039]10
‑
欧姆接触区
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0041]需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。说明书中示例的各个实施例中的技术特征在无冲突的前提下可以进行自由组合形成新的方案，另外每个权利要求可以单独作为一个实施例或者各个权利要求中的技术特征可以进行组合作为新的实施例，且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0042]除非存在技术障碍或矛盾，本专利技术的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本专利技术的保护范围中。
[0043]虽然结合附图对本专利技术进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本专利技术优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本专利技术的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本专利技术的限制。
[0044]虽然本专利技术总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器制备方法，其特征在于，包括：采用阳极键合工艺将带有凹槽的第一玻璃片(7)和SOI背硅层(4)的一面键合，将SOI埋氧层(3)，压敏电阻(5)，金属电极(6)和欧姆接触区(10)密封在所述凹槽中；采用化学机械抛光工艺减薄所述SOI背硅层(4)的另一面；刻蚀减薄后的所述SOI背硅层(4)的另一面得到感压膜(8)；采用阳极键合工艺将第二玻璃片(9)和所述SOI背硅层(4)的另一面键合；减薄所述第二玻璃片(9)，去除所述第一玻璃片(7)并划片得到所述压力传感器。2.根据权利要求1所述的压力传感器制备方法，其特征在于，所述阳极键合工艺的键合气压为10
‑3mbar～1bar。3.根据权利要求1所述的压力传感器制备方法，其特征在于，在所述采用阳极键合工艺将带有凹槽的第一玻璃片(7)和所述SOI背硅层(4)的一面键合之前，所述压力传感器制备方法还包括：采用LPCVD或磁控溅射沉积氮化物或金属材料的工艺，在所述第一玻璃片(7)上沉积掩蔽牺牲层并进行图形化；刻蚀所述第一玻璃片(7)，去除所述掩蔽牺牲层得到所述带有凹槽的第一玻璃片(7)，其中，所述凹槽的深度为1～100μm。4.根据权利要求1所述的压力传感器制备方法，其特征在于，在键合所述第一玻璃片(7)和所述SOI背硅层(4)之前，所述压力传感器制备方法还包括：对SOI晶圆(1)的顶硅层(2)进行离子注入和退火，得到低阻顶硅层；刻蚀所述低阻顶硅层得到所述压敏电阻(5)和所述欧姆接触区(10)；在所述SOI埋氧层(3)上制备与所述压敏电阻(5)相连接的所述金属电极(6)，并对所述压敏电阻(5)和所述金属电极(6)进行欧姆接触退火；保留包括所述压敏电阻(5)，所述金属电极(6)和所述欧姆接触区(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，宋培帅，张明亮，司朝伟，何昱蓉，魏江涛，杨亮亮，杨富华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：