[发明专利]一种基于热电堆的无线温度传感器的生产工艺

权利要求书

1.一种基于热电堆的无线温度传感器的生产工艺，其特征在于具体步骤如下：

步骤一、基体上下两面生长氮化硅；

在基体的上表面和下表面分别形成上层氮化硅和下层氮化硅；

步骤二、生长多晶硅，硼注入，退火；

在上层氮化硅表面生长多晶硅，在多晶硅上进行硼元素的掺杂，然后退火；

步骤三、光刻第一版，形成四排多晶硅条组，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条；

步骤四、溅射金属，光刻第二版，湿法刻蚀金属；

湿法刻蚀金属后形成多根金属条，多根金属条将所有的多晶硅条串联， 并且在整个芯片的一角形成金属条的输入端和输出端；

步骤五、钝化处理，光刻第三版；

在上一步骤的半成品上表面生长热阻层；

步骤六、溅射钛金，剥离，冷端上形成反射层；

磁控溅射钛金然后剥离，在冷端形成反射层；

步骤七、湿法腐蚀，腐蚀出窗口；

在芯片背面腐蚀形成窗口；

步骤一的具体步骤：

生长氮化硅前先进行基体清洗；

清洗基体时，在清洗间用三号液与一号液清洗，然后再用稀释氢氟酸 漂洗基体，去除表面杂物； 所述三号液按体积比的配比为 H₂SO₄：H₂O₂=4：1 ，所述一号液按体积比的配比NH₃·H₂O：H₂O₂ ：H₂O ＝1：1：4 ，所述稀释氢氟酸按体积比的配比为 HF：H₂O＝1：20；

在基体上下两面生长氮化硅时通过 LPCVD 生长氮化硅形成上层氮化 硅和下层氮化硅，上层氮化硅和下层氮化硅的厚度均为 5000埃；

步骤二的具体步骤：

通过 LPCVD 在上层氮化硅表面生长多晶硅，多晶硅厚度为 1.5 微米， 在多晶硅上进行硼元素的掺杂，得到 P 型多晶体薄膜，注入剂量为 1.5E16，

注入能量为 50KeV；

然后用三号液和一号液清洗硅片；

然后高温炉退火，修复晶格缺陷，激活杂质，退火温度为 1000℃ ，退 火时间为 20 分钟；

步骤三的具体步骤：

光刻第一版前先涂覆增粘剂，使得光刻胶更好的附着在多晶硅上，在180℃下进行烘片1 小时； 去除吸附在表面的湿气，充分干燥并保持洁净；

然后光刻第一版，旋转涂覆光刻胶；

在 95℃下，热板前烘 1 分钟；

采用阳版的接近式曝光，剂量为 10；

显影 60 秒；

在氧气环境下扫底膜 8 分钟；

采用 RIE 刻蚀多晶硅，厚度为 1.5 微米，每排多晶硅条组包括并排布置的多根多晶硅条，多晶硅条的长度为 900 微米，宽度为 35 微米；

步骤四的具体步骤：

溅射金属之前先去胶清洗，先依次采用三号液、三号液以及一号液进 行三次清洗，然后采用稀释氢氟酸进行漂洗，去除自然氧化层；

然后通过磁控溅射，在上一步骤的半成品上表面生成 5000 埃的金属层，溅射的金属为金属铝；

然后光刻第二版，在步骤三相同条件下进行曝光显影；

然后在 50℃下，湿法刻蚀金属层 2 分钟，得到长度为 900 微米，宽度为 35 微米的金属条；

然后依次采用正胶去膜剂清洗； 丙酮、乙醇清洗； 去离子水清洗； 然后在 400℃下加热 40 分钟，金属条和多晶硅条形成欧姆接触；

步骤五的具体步骤：

先通过 PECVD 进行钝化处理，在上一步骤的半成品上表面生长 2000 埃的热阻层，热阻层为氧化硅层；

然后光刻第三版，在和步骤三相同条件下进行曝光显影；

然后采用 RIE 刻蚀热阻层，露出中心红外辐射区和外围的焊盘； 红外 辐射区边长为800 微米；

步骤六的具体步骤：

磁控溅射钛金然后剥离，厚度为 1000 埃，在冷端形成反射层；

步骤七的具体步骤：

窗口的下边缘宽度为 2600 微米；窗口的上边缘宽度略大于红外辐射区的横向尺寸；

首先将热板温度设置为 160 度，然后将 5 寸玻璃板，放置于热板上方，在玻璃板上涂抹 CRY 封蜡，然后将整片硅片正面向下，放到玻璃板上，使得硅片正面充分与 CRY 封蜡接触，并且要赶出硅片与封蜡之间的气泡；

硅片位置确定好之后，在硅片周边涂抹大量的 APIE封蜡；

将硅片放入到温度为 70 度，浓度为 33.3%的 KOH 溶液中，进行湿法 腐蚀，在此过程中，将硅片捞出数次，进行补蜡；

腐蚀完毕之后，先用三氯乙烷去除硅片周边的 APIE 封蜡，然后将玻璃板放到热板上，160 度时取下硅片，放置于丙酮乙醇中浸泡；

将芯片取出，完成制备；

在步骤五和步骤六之间有以下步骤：

光刻第四版；

先依次通过，丙酮超声，乙醇超声，去离子水清洗，去除光刻胶；

陪片前烘 180℃一小时；

光刻第四版；

在 85℃下，热板前烘 3.5 分钟；

采用阳版的接近式曝光，剂量为 3；

显影 5 分钟；

在步骤六和步骤七之间有以下步骤：

光刻第五版；

先超声剥离光刻胶；

光刻第五版，在步骤三相同条件下进行曝光显影；

上述工艺制备得到的基于热电堆的无线温度传感器，包括基体（1），基体（1）为矩形的P 型硅衬底，所述基体（1）的上下表面生长氮化硅分别形成上层氮化硅 （2）和下层氮化硅（3），所述上层氮化硅（2）的表面生长多晶硅然后进行硼注入和蚀刻后形成四排多晶硅条组，多晶硅条组形成 P 型电极，四排多晶硅条组形成口字形结构，每排多晶硅条组包括并排布置的四根到五十根多晶硅条（4），所述上层氮化硅（2）的表面溅射金属然后蚀刻后形成多 根金属条（5），金属条（5）形成金属电极，金属条（5）为铝材质， 多根金属条（5）将所有的多晶硅条（4）串联，并且在整个芯片的一角形成金属条（5）的输入端和输出端，在上层氮化硅（2）的表面设置有热阻层（6），热阻层（6）为矩形结构，矩形结构的四边将所有的多晶硅条（4） 以及金属条（5）遮盖，热阻层（6）的中心为矩形的空腔结构，在该空腔处露出矩形的上层氮化硅（2），该处的上层氮化硅（2）形成基于热电堆的 无线温度传感器的红外辐射区（9），每根多晶硅条（4）分别与其接近的红 外辐射区（9）的边缘垂直，因此多晶硅条（4）靠近红外辐射区（9）的一 端为热端，多晶硅条（4）远离红外辐射区（9）的一端为冷端，所述热阻层（6）的表面设置有反射层，所述反射层包括四根反射条（7），所述反射 条（7）是在热阻层（6）上溅射钛金而形成，四根反射条（7）位于四排多 晶硅条组的多晶硅条（4）的冷端的正上方，所述基体（1）和下层氮化硅（3）的中段进行蚀刻形成纵向贯通布置的窗口（8），窗口（8）的截面呈等腰梯形，窗口（8）位于红外辐射区（9）的下方；

所述基体（1）的材料是晶向为100 的P 型硅衬底，基体（1）的尺寸为 3×3 毫米，基体（1）的厚度约为 300 至 400 微米，掺杂浓度为 10¹⁴/cm³至 10¹⁶/cm³ ，所述 P 型电极的材料为 P 型多晶硅半导体，多晶硅条的厚 度为 0.5 微米至 2 微米之间，典型值是 1.5微米，金属条的厚度为 0. 1 微 米至 1 微米之间，典型值为 0.5 微米，所述热阻层 为厚度 0. 1 微米至 0.5 微米的氧化硅层，典型值是 0.2 微米，用于隔绝环境温度对冷端的影响。