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一种MEMS压敏感芯片及其制作方法

阅读:165发布:2023-03-14

专利汇可以提供一种MEMS压敏感芯片及其制作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种MEMS压 力 敏感芯片。其能有效提高芯片的 稳定性 ,其误差小、 精度 高。其包括 硅 片 、基底、敏感 电阻 排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件,其特征在于:所述基底具体为衬底 硅片 ,所述衬底硅片的上表面和下表面的中心部分均开有浅槽,所述衬底硅片的上表面为 二 氧 化硅 (SiO2)的氧化层,所述硅片的底面键合于所述衬底硅片的上表面。,下面是一种MEMS压敏感芯片及其制作方法专利的具体信息内容。

1.一种MEMS压敏感芯片,其包括片、基底、敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件,其特征在于:所述基底具体为衬底硅片,所述衬底硅片的上表面和下表面的中心部分均开有浅槽,所述衬底硅片的上表面为化硅(SiO2)的氧化层,所述硅片的底面键合于所述衬底硅片的上表面;所述硅片的正面排布有敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件;所述MEMS压力敏感芯片为MEMS相对压力敏感芯片,所述相对压力敏感芯片其通气孔贯穿所述衬底硅片;所述通气孔位于所述浅槽的中心位置;所述敏感电阻排布+
区内包括压敏电阻、P 连接、金属引线。
+
2.MEMS压力敏感芯片的制作方法,其包括硅片、敏感电阻、P 连接和金属引线,其特征在于:在衬底硅片双面光刻腐蚀出浅槽后,将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起,通过对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜,之后通过离子注入工艺形成敏感+
电阻、P 连接,进而完成所述硅片的正面的金属引线、电气连接;
MEMS压力敏感芯片为MEMS绝对压力敏感芯片,其具体工艺步骤如下:
(1)根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析,在硅片上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区,布置敏感电阻排布区,制作光刻版;
(2)在衬底硅片双面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层;
(3)利用双面光刻在衬底硅片双面腐蚀出浅槽,浅槽深度为5μm ~10μm,其中一面的浅槽作为压力传感器背腔,另一面的浅槽作为后续光刻工艺对准的标记;
(4)在衬底硅片上表面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起;
(5)对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度;
(6)在硅片的正面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,采用离子注入工艺分别在敏感电阻+
排布区注入形成敏感电阻、P 连接;
(7)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在硅片的正面淀积氮化硅层,在硅片的正面光刻引线孔;
(8)淀积金属并反刻,然后进行合金化,生成金属引线,进而完成芯片的电气连接;
MEMS压力敏感芯片为MEMS相对压力敏感芯片,其具体工艺步骤如下:
(1)根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析,在硅片上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区,布置敏感电阻排布区,制作光刻版;
(2)在衬底硅片双面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层;
(3)利用双面光刻在衬底硅片双面腐蚀出浅槽,浅槽深度为5~10μm,其中一面的浅槽作为压力传感器背腔,另一面的浅槽作为后续光刻工艺对准的标记;
(4)利用各向异性腐蚀在衬底硅片上表面腐蚀出通气孔的上半部分;
(5)在衬底硅片上表面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起;
(6)对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度;
(7)在衬底硅片的下表面、硅片的正面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,采用离子注入工+
艺分别在敏感电阻排布区注入形成敏感电阻、P 连接;
(8)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在衬底硅片的下表面和硅片的正面淀积氮化硅层,在硅片的正面光刻引线孔;
(9)淀积金属并反刻,然后进行合金化,生成金属引线,进而完成芯片的电气连接;
(10)对硅片的正面保护,衬底硅片的下表面进行通气孔下半部分的腐蚀,最后利用干法刻蚀将衬底硅片的下表面的氮化硅层、二氧化硅(SiO2)的氧化层去除。

说明书全文

一种MEMS压敏感芯片及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微电子机械系统(MEMS)压力传感器领域,具体为一种MEMS压力敏感芯片,本发明还涉及该芯片的制作方法。

背景技术

[0002] 基于微电子机械系统(MEMS)的微机械敏感器件以其体积小、成本低、结构简单、可与处理电路集成等优点得到广泛应用和迅速发展。
[0003] MEMS压力传感器,是微电子机械系统(MEMS)中最早的商业产品,由于MEMS压力敏感芯片具有输出信号大、信号处理简单等优点,已经得到了越来越广泛的应用,目前市场上的MEMS压力敏感芯片,其包括MEMS相对压力敏感芯片、MEMS绝对压力敏感芯片,其中MEMS绝对压力敏感芯片以真空做为基准,传感器内封装了一个真空腔,以这个真空腔里的真空为基准;MEMS相对压力敏感芯片底部的空腔可连通有一定压力的的接口,将该有一定压力的接口作为基准。
[0004] 目前压力敏感芯片主要采用-玻璃键合的芯片,然而由于硅和玻璃的膨胀系数不匹配,受压力时其变形量不同,易造成压力敏感芯片的不稳定,从而导致其误差大、精度低。

发明内容

[0005] 针对上述问题,本发明提供了一种MEMS压力敏感芯片,其能有效提高芯片的稳定性,其误差小、精度高。
[0006] 其技术方案是这样的:
[0007] 一种MEMS压力敏感芯片,其包括硅片、基底、敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件,其特征在于:所述基底具体为衬底硅片,所述衬底硅片的上表面和下表面的中心部分均开有浅槽,所述衬底硅片的上表面为化硅(SiO2)的氧化层,所述硅片的底面键合于所述衬底硅片的上表面。
[0008] 其进一步特征在于:
[0009] 所述硅片的正面排布有敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件;
[0010] 所述敏感电阻排布区内包括压敏电阻、P+连接、金属引线;
[0011] 所述MEMS压力敏感芯片为MEMS相对压力敏感芯片,所述相对压力敏感芯片其通气孔贯穿所述衬底硅片;
[0012] 所述通气孔位于所述浅槽的中心位置
[0013] MEMS压力敏感芯片的制作方法,其包括硅片、敏感电阻、P+连接和金属引线,其特征在于:在衬底硅片双面光刻腐蚀出浅槽后,将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起,通过对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜,之后通过离子注入工艺形成敏+感电阻、P 连接,进而完成所述硅片的正面的金属引线、电气连接。
[0014] 其进一步特征在于:
[0015] MEMS压力敏感芯片为MEMS绝对压力敏感芯片,其具体工艺步骤如下:
[0016] (1)根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析,在硅片上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区,布置敏感电阻排布区,制作光刻版;
[0017] (2)在衬底硅片双面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层;
[0018] (3)利用双面光刻在衬底硅片双面腐蚀出浅槽,浅槽深度为5μm ~10μm,其中一面的浅槽作为压力传感器背腔,另一面的浅槽作为后续光刻工艺对准的标记;
[0019] (4)在衬底硅片上表面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起;
[0020] (5)对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度;
[0021] (6)在硅片的正面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,采用离子注入工艺分别在敏感+电阻排布区注入形成敏感电阻、P 连接;
[0022] (7)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在硅片的正面淀积氮化硅层,在硅片的正面光刻引线孔;
[0023] (8)淀积金属并反刻,然后进行合金化,生成金属引线,进而完成芯片的电气连接。
[0024] MEMS压力敏感芯片为MEMS相对压力敏感芯片,其具体工艺步骤如下:
[0025] (1)根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析,在硅片上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区,布置敏感电阻排布区,制作光刻版;
[0026] (2)在衬底硅片双面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层;
[0027] (3)利用双面光刻在衬底硅片双面腐蚀出浅槽,浅槽深度为5~10μm,其中一面的浅槽作为压力传感器背腔,另一面的浅槽作为后续光刻工艺对准的标记;
[0028] (4)利用各向异性腐蚀在衬底硅片上表面腐蚀出通气孔的上半部分;
[0029] (5)在衬底硅片上表面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,将硅片的底面和衬底硅片上表面键合在一起;
[0030] (6)对硅片进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度;
[0031] (7)在衬底硅片的下表面、硅片的正面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层,采用离子注+入工艺分别在敏感电阻排布区注入形成敏感电阻、P 连接;
[0032] (8)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在衬底硅片的下表面和硅片的正面淀积氮化硅层,在硅片的正面光刻引线孔;
[0033] (9)淀积金属并反刻,然后进行合金化,生成金属引线,进而完成芯片的电气连接;
[0034] (10)对硅片的正面保护,衬底硅片的下表面进行通气孔下半部分的腐蚀,最后利用干法刻蚀将衬底硅片的下表面的氮化硅层、二氧化硅(SiO2)的氧化层去除。
[0035] 在本发明中,由于硅片的底面键合于所述衬底硅片的上表面,故上层硅片和底部的衬底硅片的材质均为硅,受力时,由于其膨胀系数相同,进而其变形量相同,故其能有效提高芯片的稳定性,其误差小、精度高。
[0036] 此外,由于在制作方法中,通过对硅片进行减薄、抛光的方式控制薄膜的厚度,能够使得薄膜的厚度均匀,使得压力的传导的精度更高。附图说明
[0037] 图1是MEMS绝对压力敏感芯片主视图的结构示意图
[0038] 图2是MEMS绝对压力敏感芯片的制作工艺流程图
[0039] 图3是MEMS相对压力敏感芯片主视图的结构示意图;
[0040] 图4是MEMS相对压力敏感芯片的制作工艺流程图。

具体实施方式

[0041] 具体实施例一:MEMS绝对压力敏感芯片
[0042] 其结构见图1:其包括硅片1、基底、敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件,基底具体为衬底硅片2,衬底硅片2的上表面和下表面的中心部分均开有浅槽3,衬底硅片2的上表面为SiO2的氧化层4,硅片1的底面键合于衬底硅片2的上表面;硅片1的正面排布有敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件;敏感电阻排布区内包括压敏+电阻5、P 连接6、金属引线8。
[0043] 其制作工艺流程见图2:
[0044] 其具体步骤为:(1)根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析,在硅片1上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区,布置敏感电阻排布区,制作光刻版;
[0045] (2)在衬底硅片2双面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层7;
[0046] (3)利用双面光刻在衬底硅片2双面腐蚀出浅槽3,浅槽3深度为5μm,其中一面的浅槽3作为压力传感器背腔,另一面的浅槽3作为键合对准的标记;
[0047] (4)在衬底硅片2上表面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层4,将硅片1的底面和衬底硅片2上表面键合在一起;
[0048] (5)对硅片1进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度;
[0049] (6)在硅片1的正面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层9,采用离子注入工艺离子分别+在敏感电阻排布区注入形成敏感电阻5、P 连接6;
[0050] (7)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在硅片1的正面淀积氮化硅层10,在硅片1的正面光刻引线孔11;
[0051] (8)淀积金属并反刻,然后进行合金化,生成金属引线8,进而完成芯片的电气连接。
[0052] 具体实施例二:MEMS相对压力敏感芯片
[0053] 其结构见图3:其包括硅片1、基底、敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件,基底具体为衬底硅片2,衬底硅片2的上表面和下表面的中心部分均开有浅槽3,衬底硅片2的上表面为SiO2的氧化层4,硅片1的底面键合于衬底硅片2的上表面;硅片1的正面排布有敏感电阻排布区、敏感电阻排布区外部电气连接件;敏感电阻排布区内包括压敏+电阻5、P 连接6、金属引线8;通气孔12贯穿衬底硅片2;通气孔12位于浅槽3的中心位置。
[0054] 其制作工艺流程见图4:
[0055] 其具体步骤为:
[0056] (1)根据压力传感器量程及芯片尺寸的要求进行理论分析,在硅片1上确定压力敏感膜的尺寸及压力敏感膜上最大的线性应力区,布置敏感电阻排布区,制作光刻版;
[0057] (2)在衬底硅片2双面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层7;
[0058] (3)利用双面光刻在衬底硅片2双面腐蚀出浅槽3,浅槽3深度为10μm,其中一面的浅槽3作为压力传感器背腔,另一面的浅槽3作为键合对准的标记;
[0059] (4)利用各向异性腐蚀在衬底硅片2上表面腐蚀出通气孔12的上半部分;
[0060] (5)在衬底硅片2上表面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层4,将硅片1的底面和衬底硅片2上表面键合在一起;
[0061] (6)对硅片1进行减薄、抛光后得到由理论分析确定的薄膜厚度;
[0062] (7)在衬底硅片2的下表面、硅片1的正面生长二氧化硅(SiO2)的氧化层9,采用+离子注入工艺离子分别在敏感电阻排布区注入形成敏感电阻5、P 连接6;
[0063] (8)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在衬底硅片2的下表面和硅片1的正面淀积氮化硅层10,在硅片1的正面光刻引线孔11;
[0064] (9)淀积金属并反刻铝,然后进行合金化,生成金属引线8,进而完成芯片的电气连接;
[0065] (10)对硅片1的正面保护,衬底硅片2的下表面进行通气孔12下半部分的腐蚀,最后利用干法刻蚀将衬底硅片2的下表面的氮化硅层10、二氧化硅(SiO2)的氧化层9去除。
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