[发明专利]一种基于表面微机械加工的绝对压力传感器芯片及制作方法

权利要求书

1.一种基于表面微机械加工的绝对压力传感器芯片，其特征是采用由低应力的氮化硅薄膜作为压力传感器芯片的结构层，多晶硅薄膜淀积在低应力的氮化硅薄膜上；多晶硅薄膜形成力敏电阻条；四个等值的电阻条构成惠斯登检测电路，四个等值的电阻条中两个电阻条分布在长矩形膜区的长边上，处于张应力区域，另外两个电阻条布置在膜区的中心位置，处在膜区的压应力区域；低应力氮化硅薄膜的膜区设计为长矩形，利用多晶硅电阻条的纵向压阻效应，将一对电阻条的一部分放到了薄膜的外面。

2.制作如权利要求1所述的基于表面微机械加工的绝对压力传感器芯片的方法，其特征在于与IC工艺兼容，采用LPCVD淀积的低应力氮化硅薄膜作为芯片的结构层，在上面用LPCVD淀积多晶硅薄膜，硼扩散或离子注入，高温退火后激活杂质，干法腐蚀后在低应力氮化硅的敏感位置形成力敏电阻条，再由金属引线形成惠斯登检测电路；具体包括以下步骤：

①构建牺牲层在高温氧化和氮化后的硅片上，相继采用LPCVD方法淀积LTO和PSG，腐蚀后形成牺牲层，其中PSG作为腐蚀通道；

②然后定义多晶硅力敏电阻条，用LPCVD淀积LS SiN薄膜作为压力传感器芯片的结构层，在LS SiN薄膜上用LPCVD淀积多晶硅薄膜，通过硼扩散或硼离子注入使得多晶硅掺杂，高温退火使掺杂物激活后，腐蚀形成四个突出的多晶硅的力敏电阻条，布置在LS SiN结构层的压力敏感位置；

③形成绝对压力测试的真空参考腔，在LS SiN结构层上用反应离子刻蚀的方法，腐蚀出释放牺牲层的腐蚀孔，将硅片浸泡在浓氢氟酸溶液中，控制时间，完全腐蚀掉LTO和PSG的牺牲层，使其位置变成空腔；再用LPCVD淀积由四乙氧基硅烷为硅源分解生成的氧化硅封住腐蚀孔，25℃时，密闭的腔体内气压接近于绝对压力传感器的真空参考腔；

④铝布线，在多晶硅的力敏电阻条上用LPCVD中淀积薄的LS SiN作为绝缘层，开接触孔后，溅射金属层，腐蚀后通过合金化完成金属引线；

⑤最后划片，贴片和检测，封装；

所述的LPCVD为低压化学气相沉积，LTO为低温氧化硅，PGS为掺磷的低温氧化硅，LS SiN为低应力氮化硅。

3.按权利要求2所述的基于表面微机械加工的绝对压力传感器芯片的制作方法，其特征在于

1.构建牺牲层

a)对初始的双抛或单抛面的硅片，进行清洗，后用去离子水冲洗10～20分钟并用甩干机脱水、烘干；

b)将步骤a处理后的硅片放在氧化炉中热氧化；后进入LPCVD炉淀积LS SiN，再在LPCVD炉中淀积LTO；

c)第一次光刻LTO，后在38℃缓冲的BOE溶液中，腐蚀LTO，后在120℃的浓硫酸中去胶，去离子水冲洗后，经清洗后，用去离子水冲洗10～20分钟，烘干后进入LPCVD炉中生长PSG；

d)再第二次光刻定义PSG的形状，在38℃缓冲的BOE溶液中腐蚀PSG，后在120℃的浓硫酸中去胶，去离子水冲洗后，再标准清洗，用去离子水冲洗10～20分钟；

2.定义多晶硅力敏电阻条

a)将步骤1清洗烘干后的硅片进入LPCVD炉中生长LS SiN，然后再在LPCVD炉中淀积多晶硅薄膜，通过硼扩散或硼离子注入使多晶硅薄膜掺杂并激活；

b)第三次光刻形成多晶硅电阻条的形状，是采用干法电感耦合的等离子体刻蚀工艺在LS SiN上所需要位置留下多晶硅力敏电阻条，后在120℃的浓硫酸中去胶，去离子水冲洗后，经清洗后，用去离子水冲洗10～20分钟；

3.形成绝对压力测试的真空参考腔

a)将步骤2烘干后的硅片第四次光刻定义腐蚀孔，采用反应离子腐蚀方法刻蚀LS SiN，再在体积百分浓度为40％HF中，牺牲层腐蚀5分钟～30分钟，用去离子水冲洗10～20分钟；并在去离子水中浸泡10小时～20小时，经清洗后，用去离子水冲洗10～20分钟；

b)烘干后进入LPCVD炉中生长由四乙氧基硅烷为硅源分解的氧化硅封住腐蚀孔；

c)第五次光刻定义硅源分解的氧化硅栓，在38℃缓冲的BOE溶液中腐蚀硅源分解的氧化硅，最后用去离子水冲洗10～20分钟，经清洗后，用去离子水冲洗10～20分钟，烘干；形成接近绝对压力传感器的真空参考腔；

4.铝布线

a)将步骤3烘干后的片子进入LPCVD炉中生长LS SiN绝缘层；

b)第六次光刻定义接触孔，用反应离子刻蚀方法刻蚀LS SiN，然后溅射铝Al薄膜，第七次光刻Al，具体是在Al腐蚀液中腐蚀Al，后用去离子水冲洗10～20分钟，烘干；再在合金炉中在450℃和氮气保护下合金化；

所述的缓冲BOE溶液是体积比为7∶1的氨水和氢氟酸的溶液。

4.按权利要求2或3所述的基于表面微机械加工的绝对压力传感器芯片的制作方法，其特征在于在步骤3形成绝对压力测试的真空参考腔中接近绝对压力的真空参考腔的气压小于15Pa。