[发明专利]一种微米级半导体传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微米级半导体传感器及其制备方法，属于半导体传感器制造技术领 域。

背景技术

半导体刻蚀工艺主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。其中，干法刻蚀主要包括离子束溅射 刻蚀(物理作用)、等离子体刻蚀(化学作用)、反应离子刻蚀(物理化学作用)；湿法刻 蚀主要包括化学刻蚀、电解刻蚀。湿法刻蚀的优点是选择性好、重复性好、生产效率高、 设备简单、成本低。湿法刻蚀的缺点是钻刻严重、会产生大量的化学废液。

公开号为CN1710705A的中国发明专利(公开日期为2005年12月21日)公开了一 种硅湿法刻蚀工艺，并具体公开了在洁净的硅片上溅射Cr膜，在Cr掩膜上利用光刻工艺 制备图形，在(NH₄)₂Ce(NO₃)₅溶液中对掩膜层进行刻蚀，然后使用氢氧化钾溶液对 刻蚀后的硅片进行湿法刻蚀，再取出掩膜层即得。该湿法刻蚀存在着刻蚀效率低、刻蚀坑 槽表面不光滑，絮状物不易清洗干净等问题。而且湿法刻蚀为各向同性，加工精度相对较 差，对于小的特征尺寸的半导体刻蚀并不适用。

干法刻蚀的优点是各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作 安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程不引入污染物，洁净度高。但是干法刻蚀的 缺点是成本太高，不利于大规模生产。

对于126kV-1100kV高压电路上的高压SF₆断路器，其使用的多电极传感器对传感器 的加工精度有着很高的要求，开发一种能够满足该传感器产品要求的制备方法意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工精度高、成本低微米级半导体传感器的制备方法。本 发明的目的还在于提供一种上述方法制备的微米级半导体传感器。

为了实现以上目的，本发明的微米级半导体传感器的制备方法的技术方案如下：

一种微米级半导体传感器的制备方法，包括如下步骤：

1)在硅板上溅射铝膜，在铝膜上涂光刻胶，在光刻胶上覆盖掩膜版，曝光，去除掩 膜版，显影，得到铝光刻硅板；

2)采用刻蚀剂对步骤1)得到的铝光刻硅板的硅板进行刻蚀，去除光刻胶，即得。

本发明的微米级半导体传感器的制备方法，采用先在硅板表面溅射铝膜，然后对铝光 刻，之后通过湿法刻蚀硅板，得到的传感器电极加工精度高，能够满足微米级半导体传感 器的质量需求。

在铝光刻之后，对于硅板来说，光刻、剥离等刻蚀工艺无法准确控制深度，一般在刻 蚀通孔或者刻蚀到物质交接处时采用光刻或者剥离，刻蚀速度可以较快；在刻蚀盲孔的时 候，一般采用控制度较高但速度较慢的刻蚀方式，以满足对深度以及底面光滑程度的要求。

步骤2)中的刻蚀剂为C₄F₈与SF₆，使用时，先将C₄F₈以100sccm的流量通入5s，然 后将SF₆以100sccm的流量通入8s。

步骤1)中在显影后进行坚膜，所述坚膜的条件为：温度为110℃，坚膜时间为10min。

步骤1)中铝膜的厚度可以视具体的传感器类型和结构来定，一般的为1μm。

步骤2)中在去除光刻胶后，在微米级半导体传感器的引出极和收集极表面镀上 Ti/Ni/Au镀膜，在微米级半导体传感器的阴极表面溅射铝膜，采用铝刻蚀液进行铝电极阵 列刻蚀。由于金属之间的粘附性，可以采用直接在硅板表面进行溅射铝膜，在铝膜进行刻 蚀的时候保留一定厚度的铝，这样铝电极全部能够电导通。由于剥离及干刻工艺只能控制 其形状按照掩膜版设计，深度为固定的金属深度，无法保留部分铝层做导电用，故对于该 层铝膜的刻蚀，不能采用剥离、干刻方式，只能采用湿法刻蚀。

本发明的制备方法中两次进行铝膜的溅射和刻蚀，第一次溅射的铝膜主要用来进行图 形的转移，湿法刻蚀时采用铝作为图形转移的介质；第二次溅射的铝膜是在阴极表面刻蚀 电极用，即在阴极表面使用湿法刻蚀铝膜的办法进行微米级铝金属电极的加工，刻蚀时保 留一定的厚度的铝膜作为导电层使用。

所述铝刻蚀液由体积比为16:1:1:2的磷酸、硝酸、醋酸、水混合得到，所述磷酸质量 分数不低于85％，所述硝酸的质量分数为65-68％，所述醋酸的质量分数不低于99.5％。刻 蚀温度为45℃。