[发明专利]一种经济型硅压力传感器芯片及加工方法

说明书

一种经济型硅压力传感器芯片及加工方法，它包括有：在单晶硅衬底层所加工成的硅膜片，敏感电阻及压焊点，技术要点是：该传感器芯片为背面受压，且用整体KOH腐蚀的方法，避免了传统方法各向异性腐蚀产生的斜坡，使硅片得到了更加有效的利用。在封接时选择正面封接，而电极从背面引出。该方法是将经清洗的抛光硅片，依次经氧化、光刻、刻蚀、退火，溅射金属等工艺的组合制备。本发明所制备的芯片，其传感器稳定和性能与传统的硅压力传感器无差别，但是其经济型很好，成本可以降低60%~80%，芯片尺寸降低70%‑90%，此外传感器的过载性能比传统的硅压力传感器可提升2‑8倍。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种经济型压力传感器芯片及加工方法。用该方法制成的压力传感器芯片尺寸更小，成本大大降低，稳定性强，过载能力更佳。

背景技术

扩散硅压力传感器芯片由于输出信号大, 处理电路简单，而且可以测量压力、差压多面参数而受工业界的重视,近十年来迅速发展,在传感器和变送器市场占有相当大的份额, 国外发达国家依靠强大的半导体工业基础对于扩散硅压力传感器芯片机理和应用进行了深入研究,取得了大量成果。但是，压力传感器的应用领域还在拓宽，当前的芯片尺寸和成本依然限制了它的应用。传统的硅压力传感器芯片在制作硅膜片的时候，使用KOH各向异性腐蚀，腐蚀产生的斜坡浪费了较大的硅片面积，使之不能得到最大化的利用，故很难将其尺寸做的太小，成本也很难进一步降低。因此在集成度要求很高的领域，虽然需求很大，但符合要求的传感器依然很少。若用深硅刻蚀技术，虽然避免了111晶面的斜坡，但是由于深硅刻蚀工艺的均匀性所限制，需要用到SOI晶圆，无论是深硅刻蚀技术还是SOI晶圆都会增加成本，而且过载能力没有任何提高，所以成本降低效果有限。

发明内容

针对现有扩散硅压力传感器芯片所存在的问题，本发明的目的在于提供一种成本更低的，芯片尺寸更小且过载能力突出的经济型压力传感器芯片及加工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种经济型硅压力传感器芯片，它包括有：在单晶硅衬底层所加工成的硅膜片，敏感电阻及压焊点，其特征在于：封接面为正面封接，敏感电阻在压力腔体内部，电极区域为背面引出。

本发明所述的电极区域与敏感电阻的区域在同一平面。

本发明所述的在背面光刻后，用KOH各向异性腐蚀的方法，去刻蚀掉硅，从背面露出电极。

一种敏感电阻压力传感器芯片加工方法，其特征在于：其加工过程为：

（1）以100晶面的N型单晶硅为衬底，通过光刻技术，在单晶硅表面光刻出器件的电极区域；

（2）刻蚀电极区域，利用干法刻蚀技术，将电极区域刻蚀出0.5-5um的硅凹坑；

（3）光刻，利用光刻技术，露出敏感电阻区域与电极区域，等待注入；

（4）注入，注入B离子，剂量为1e15-1e16，注入能量为20-90KeV；

（5）退火再扩，将注入后的硅片去除光刻胶后，在900-1100℃下高温退火，使杂质扩散在分布；

（6）电极制作，利用lift-off工艺，将电极区域溅射Cr+Al电极或者Ti+Al电极，厚度为Cr：100-3000A；Ti：100-3000A；Al：0.7-4.5um；使得去除光刻胶后，电极区域比敏感电阻区域略高0.1-0.6um；

（7）合金，将硅片放入400-700℃下进行合金处理，得到欧姆接触；

（8）CMP，CMP去除表面略高的Al，使表面平坦化；

（9）刻蚀玻璃，选择一片BF33玻璃进行光刻，光刻并刻蚀出凹坑，深度为2-10um；或者用第二片硅片，刻蚀同样的图形和深度；

（10）阳极键合，将硅片与刻蚀后的玻璃键合再一起，若用第二片硅片，则使用Si-Si键合；

（11）膜片制作，将键合后的硅片整体直接放入KOH溶液或者TMAH溶液中，进行膜片制作，膜片厚度由膜厚仪进行控制，膜片厚度为10-100um；