CN101520350A - 一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺 - Google Patents

一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺 Download PDF

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王树娟
何宇亮
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Abstract

本发明提供了一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺。工艺简单，易加工、生产成本低，且通过该工艺加工出的传感器芯片精度高、稳定性好。为此，本发明还提供了使用该工艺的传感器芯片。特征在于：其采用正反两面抛光的N型或P型硅基作衬底，在硅基衬底的正反两面各生长一层SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜，在所述上层复合绝缘膜上沉积掺杂或本征厚度4μm－6μm的纳米硅层，在纳米硅层上注入N型或P型杂质后通过光刻平面工艺制作成纳米硅力敏电阻，掺浓硼或浓磷在纳米硅力敏电阻上引出内引线，蒸AL反刻引出内引线合金化，所述硅基衬底反面通过体微加工形成背大膜区和背岛，硅基衬底底部通过硅玻璃键合形成绝压腔。

Description

一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺
(一)技术领域
本发明涉及压力传感器领域，具体为一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺，本发明还涉及使用该工艺的传感器芯片。
(二)背景技术
目前国内高灵敏度微压力传感器非常紧缺，其价格昂贵几乎全部由国外进口，目前国内仅能够在实验室小批量生产1KPa量程的微压力传感器，其由于受到设备条件的限制无法形成规模生产。而现有的硅压力传感器采用体微机械加工技术，其桥路力敏电阻之间采用PN结隔离，所以其受温度影响很明显，其稳定性不好。
(三)发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺，该工艺简单，易加工、生产成本低，且通过该工艺加工出的传感器精度高、稳定性好，为此本发明还提供了通过该工艺制作的传感器芯片。
一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺，其技术方案是这样的，其特征在于：其采用正反两面抛光的N型或P型硅基作衬底，在硅基衬底的正反两面各生长一层SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜，在所述上层复合绝缘膜上沉积掺杂或本征厚度4μm-6μm的纳米硅层，在纳米硅层上注入N型或P型杂质后通过光刻平面工艺制作成纳米硅力敏电阻，掺浓硼或浓磷在纳米硅力敏电阻上引出内引线，蒸AL反刻引出内引线合金化，所述硅基衬底反面通过体微加工形成背大膜区和背岛，硅基衬底底部通过硅玻璃键合形成绝压腔。
使用该工艺的传感器芯片，其技术方案是这样的，其特征在于：其包括硅基衬底、复合绝缘膜、纳米硅力敏电阻、内引脚线、绝压腔，所述硅基衬底的正反面装有所述复合绝缘膜，所述复合绝缘膜的上表面覆盖有所述纳米硅力敏电阻，所述纳米硅力敏电阻引出所述内引脚线，所述硅基衬底的底部为背大膜区和背岛，所述硅基衬底的底部通过硅玻璃键合形成绝压腔，所述纳米硅力敏电阻具体为纳米硅层。
其进一步特征在于：所述硅基衬底具体为正反两面抛光的N型或P型硅基，所述复合绝缘膜具体为SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜，所述纳米硅层的本征厚度为4μm-6μm，所述内引线覆盖有合金。
使用本发明的工艺制作传感器芯片，纳米硅薄膜的电信号不像通常的半导体材料是热激发式传导原理，而是通过纳米硅自身的特点，即从单电子穿过诸多量子点的遂穿机制为主，因此纳米硅薄膜受温度影响不大，其稳定性好。由于本发明所采用的制作工艺简单，其适于大规模生产，且其易加工、生产成本低；其传感器芯片能够感受0——100Pa的微压力，所以其灵敏度很高，其精度高。
(四)附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的传感器芯片的结构示意图。
(五)具体实施方式
见图1、图2，一种改良型高灵敏度微压力传感器芯片制作工艺：其采用正反两面抛光的N型或P型硅基作衬底1，在硅基衬底1的正反两面各生长一层SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜2，在上层复合绝缘膜2上沉积掺杂或本征厚度4μm-6μm的纳米硅层，在纳米硅层上注入N型或P型杂质后通过光刻平面工艺制作成纳米硅力敏电阻4，掺浓硼或浓磷在纳米硅力敏电阻上引出内引线5，蒸AL反刻引出内引线合金化，硅基衬底1反面通过体微加工形成背大膜区和背岛6，硅基衬底1底部通过硅玻璃键合形成绝压腔3。
使用该工艺的传感器芯片：见图2，其包括硅基衬底1、复合绝缘膜2、纳米硅力敏电阻4、内引脚线5、绝压腔3，硅基衬底1的正反面装有复合绝缘膜2，上层复合绝缘膜上有纳米硅力敏电阻4，纳米硅力敏电阻4上引出内引脚线5，硅基衬底1的底部为背大膜区和背岛6，硅基衬底1的底部通过硅玻璃键合形成绝压腔3，纳米硅力敏电阻具体为纳米硅层。硅基衬底1具体为正反两面抛光的N型或P型硅基，复合绝缘膜具2体为SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜，内引脚线5覆盖有合金，纳米硅层的本征厚度为4-6μm。

Claims (6)

1、一种改良型高灵敏度微压力传感器制作工艺，特征在于：其采用正反两面抛光的N型或P型硅基作衬底，在硅基衬底的正反两面各生长一层SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜，在所述上层复合绝缘膜上沉积掺杂或本征厚度4μm-6μm的纳米硅层，在纳米硅层上注入N型或P型杂质后通过光刻平面工艺制作成纳米硅力敏电阻，掺浓硼或浓磷在纳米硅力敏电阻上引出内引线，蒸AL反刻引出内引线合金化，所述硅基衬底反面通过体微加工形成背大膜区和背岛，硅基衬底底部通过硅玻璃键合形成绝压腔。
2、使用一种改良型高灵敏度微压力传感器制作工艺的传感器芯片，其特征在于：其包括硅基衬底、复合绝缘膜、纳米硅力敏电阻、内引脚线、绝压腔，所述硅基衬底的正反面装有复合绝缘膜，所述上层复合绝缘膜上有纳米硅力敏电阻，所述纳米硅力敏电阻引出内引脚线，所述硅基衬底的底部为背大膜区和背岛，所述硅基衬底的底部通过硅玻璃键合形成绝压腔，所述纳米硅力敏电阻具体为纳米硅层。
3、根据权利要求2所述使用一种改良型高灵敏度微压力传感器制作工艺的传感器芯片，其特征在于：所述硅基衬底具体为正反两面抛光的N型或P型硅基。
4、根据权利要求3所述使用一种改良型高灵敏度微压力传感器制作工艺的传感器芯片，其特征在于：所述复合绝缘膜具体为SiO2和Si3N4组成的复合绝缘膜。
5、根据权利要求4所述使用一种改良型高灵敏度微压力传感器制作工艺的传感器芯片，其特征在于：所述纳米硅层的本征厚度为4μm-6μm。
6、根据权利要求5所述使用一种改良型高灵敏度微压力传感器制作工艺的传感器芯片，其特征在于：所述内引线覆盖有合金。
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