[发明专利]0－50pa单片硅基SOI超低微压传感器及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及力敏传感器技术领域，具体为一种0-50pa单片硅基SOI超低微压传感器。

背景技术

目前国内超低微压传感器非常紧缺，价格昂贵，几乎全部由国外进口。国内学者曾于2000年完成国家九五科技攻关“96-748传感器技术”研究项目“硅微压力传感器”。(分专题96-748-02-01-/02)完成的技术指标是：量程0-300pa，N_L＜0.5％，精度1.0％，V_FS＞30mv，V_CC6伏，过载破坏压强＞140倍。并经科技查新(1999年12月22日)(查新中心站管理编号：SJTU99-037)，查新结果：该成果达到九十年代国际同类器件的领先水平。目前市场上能买到美国、德国、丹麦的微压传感器，量程均在2kpa以上，过载破坏压强是量程的2-5倍。现在业内专家也在实验室小批量生产1kpa量程的微压传感器，但由于受到设备条件的限制，无法形成规模生产。而业内研究生产的300pa微压传感器是采用体微机械加工技术生产的扩散硅压力传感器，桥路电阻之间采用PN结隔离，所以受温度影响很明显，其零点稳定性远没有SOI结构好。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了0-50pa单片硅基SOI超低微压传感器，其具有较高的灵敏度和线性度，耐高温、工艺简单易操作，工艺一致性好，生产成本低，芯片间电学特性离散性很小，适宜于大规模生产，为此，本发明还提供了0-50pa单片硅基SOI超低微压传感器的加工方法。

其技术方案是这样的：

0-50pa单片硅基SOI超低微压传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

取一片厚度为0.3～1毫米双面抛光100晶向的单晶硅作衬底(1)，采用常规的氧化光刻工艺，在衬底两面先形成双面光刻对准记号，然后继续氧化并在衬底背面光刻出方形开口(6)，用TMAH腐蚀液腐蚀方形开口(6)中硅表面，深度为5-10微米；

采用150Kev高能量离子束机对硅片正面进行氧离子注入，注入深度0.3微米；

在1100度的高温氧化炉内用氮气作保护气体，对硅片进行退火处理2小时，在退火同时，注入到单晶硅表面0.3微米的深层处的氧离子与硅原子结合，形成二氧化硅绝缘层；同时在正面形成厚度为0.3微米的单晶硅薄膜；

在1000度高温氧化炉内，用干燥氧气作保护气体，正面热生长氧化层60纳米-80纳米；

正面单晶硅薄膜采用离子束机注入硼原子，能量100Kev，剂量4.2×10¹⁴，使其成为P型导电层；

在1100度的高温氧化炉内用氮气作保护气体，对硅片进行退火处理0.5小时，然后通过通干氧-湿氧-干氧时间的调节，使反映正面单晶硅薄膜杂质浓度的表面方块电阻达到240欧姆；

用光刻加上TMAH湿法腐蚀技术或RIE干法刻蚀技术，在硅片正面形成单晶硅力敏电阻区(3)和单晶硅内引线热压脚区(4)，而正面其它区域的单晶硅薄膜被腐蚀或刻蚀掉，暴露底部的所述二氧化硅绝缘层；

用LPCVD技术，让硅片正反面淀积150纳米的氮化硅薄膜，与正面暴露的所述二氧化硅绝缘层组成应力互补的复合膜绝缘层；

对与所述单晶硅内引线热压脚区相连接的力敏电阻端头形成欧姆电极的 引线孔区(4)进行光刻，用F₄C等离子体刻蚀孔内氮化硅，用光刻腐蚀液漂去孔内氧化层，暴露硅表面，然后在引线孔区(4)内进行浓硼扩散，形成欧姆接触区；

背面光刻方形开口(6)中的背岛，正面蒸镀铝膜反刻形成铝内引线，使四个单晶硅力敏电阻(3)之间形成惠斯顿电桥，在边框上引出五个压焊脚，其中二个开口的压焊脚作为调节失调电压时使用；

对衬底背面方形开口区(6)进行湿法腐蚀，直至所述二氧化硅绝缘层产生腐蚀时终止，最后形成0-50pa单片硅基SOI超低微压传感器芯片。