[发明专利]一种基于MEMS硅‑玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法

权利要求书

1.一种基于MEMS硅-玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在N型硅片上淀积光刻胶并进行光刻，使硅片的中间暴露出一个矩形区域作为扩散窗口；

（2）以步骤（1）中的光刻胶作为掩膜，从步骤（1）中形成的扩散窗口处向硅片进行P型掺杂，在硅片内部形成半圆柱形的P型扩散层；

（3）采用PN结自停止腐蚀技术，对半圆柱形的P型扩散层进行腐蚀，形成半圆柱型空腔；

（4）对步骤（3）中形成的硅片上端面进行氧化，形成的氧化层与N型硅片组合形成绝缘衬底；

（5）在步骤（4）中形成的半圆柱型空腔上端面沿着半圆柱型空腔的半圆横截面方向平行淀积七个半圆环形的金属电极，每个金属电极的一端都各带有一个金属锚区；七个金属电极都沿着半圆柱型空腔的长度方向排布，电极之间相互平行，位于最外侧的两个电极为接地电极，位于中间的一个电极为电流电极，其余四个电极均为电压电极，每两个相邻的电压电极为一对，以中间的电流电极为中心点，所述一对接地电极和两对电压电极沿空腔长度方向对称设置；所述两个接地电极和所述一个电流电极尺寸相同，所述四个电压电极尺寸相同，其中，所有电极的长度相等，电压电极的宽度小于电流电极和接地电极的宽度；

（6）将玻璃片的基底硅片上刻蚀长方形的凹槽，所刻凹槽的长、宽和步骤（2）中P型扩散层在N型硅片表面的尺寸相同；

（7）使用玻璃片和步骤（6）中得到的刻槽后的基底硅片进行阳极键合，玻璃片和基底硅片的热膨胀系数相同；

（8）使用高温炉加热键合后的器件，高温作用下玻璃熔融，长方形凹槽内的气体被加热产生压力发生膨胀，使玻璃片向上拱起形成半圆柱型空腔；

（9）使用选择性腐蚀剂腐蚀掉基底硅片，保留玻璃片结构；

（10）在玻璃片上淀积与步骤（5）相同的七个不带锚区的半圆环形的金属电极；

（11）将半圆柱型空腔一侧的玻璃片部分切除，使得玻璃片切除侧的边沿到半圆柱型空腔的距离小于步骤（5）中金属锚区至N型硅片半圆柱型空腔的距离；

（12）将步骤（5）、步骤（10）中的七个金属电极分别对应设置，并对七个金属电极的端面进行金-金键合，形成七个环形金属电极，环形金属电极中形成圆柱型空腔；

（13）从圆柱型空腔侧面填充封装胶，使圆柱型空腔侧壁封闭；沿着圆柱形空腔的横截面的方向对N型硅片和玻璃片进行切除，保留圆柱形空腔和七个环形的金属电极，将N型硅片的两个腐蚀电极切除，同时使圆柱形空腔沿长度方向的两端露出，进行测量时，将电导率传感器浸入海水中，海水可从圆柱形空腔的两端流入空腔内，该圆柱形空腔即为电导率传感器的电导池。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS硅-玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤（1）中，硅片中间暴露出的矩形区域的宽度小于等于5微米。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS硅-玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤（2）中，采用扩散工艺，对扩散窗口处进行硼掺杂。

4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS硅-玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中，首先将光刻胶去掉，分别在P型扩散层上端面和N型硅片下端面制作一个腐蚀电极，P型扩散层的腐蚀电极位于P型扩散层上端面、沿半圆柱形P型扩散层长度方向的一端，N型硅片的腐蚀电极位于N型硅片下端面、与P型扩散层的腐蚀电极在垂直方向上对齐；然后整体浸入TMAH溶液中，采用PN结自停止腐蚀技术，在PN结之间施加反向偏压，使N型硅片上施加的正电压高于钝化势，P型扩散层处于开路电势处，从而N型硅片被钝化而不被腐蚀，P型扩散层被腐蚀至与N型硅片交接处，腐蚀终止。

5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS硅-玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）中，采用氧化工艺对N型硅片上端面进行氧化，生成一层二氧化硅作为绝缘层，二氧化硅层与所述N型硅片的上端面相连，二氧化硅层与N型硅片一起组成绝缘衬底。

6.根据权利要求1所述的一种基于MEMS硅-玻璃工艺的七电极电导率传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）中，采用金属微机械加工工艺制作金属电极，金属材料采用金。