CN102515087A

CN102515087A - 流量传感器的制造方法

Info

Publication number: CN102515087A
Application number: CN2011103938941A
Authority: CN
Inventors: 张挺; 薛维佳; 谢志峰
Original assignee: Shanghai Advanced Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shanghai Advanced Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明提供一种流量传感器的制造方法，包括步骤：提供SOI(绝缘层上的硅)基底，依次包括硅基底、绝缘层和表面硅层；在表面硅层上淀积含金属的装置制造层；将装置制造层作图形化，形成包括加热装置、测温装置和电极；在图形化的装置制造层上淀积保护层；通过半导体光刻技术，在流量传感器的背面进行湿法腐蚀，直至露出绝缘层，在硅基底中形成背面空腔；对流量传感器进行封装。本发明的流量传感器的制造过程采用自停止的腐蚀方法，具有良好的片中器件的均匀性、片间器件的可重复性，制造出的流量传感器的品质更高，适合大批量的生产。

Description

流量传感器的制造方法

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体来说，本发明涉及一种流量传感器的制造方法。

背景技术

在某些与温度相关半导体传感器的结构中，有时需要在传感器处于一个厚度较薄的悬空基底上，基底的厚度较薄，在封装后，传感器下方的基底不与封装的基座接触，而是悬空与空气或者真空接触，达到降低外界环境温度干扰的目的。

从上述传感器的应用方面来说，传感器的精度与器件下方基底材料的厚度紧密相关，为了实现较高的精度，悬空上方的基底厚度较薄，当然另一方面也需要考虑较薄基底对器件的支撑作用，厚度越厚，传感器结构越牢固，因此最终需要综合考虑上述几方面的因素，选定合适的表层硅厚度。

对于半导体工艺来说，通过低成本的背面腐蚀工艺获得精确的表层硅厚度难度很高，主要通过时间的精确控制，与所采用腐蚀溶液的纯度、浓度、温度息息相关，在尺寸较大、批次较多的半导体工厂里面加工的时候，片中器件的均匀性、片间器件性能的可重复性问题就更加明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流量传感器的制造方法，具有良好的片中器件的均匀性、片间器件性能的可重复性，适合规模化生产。

为解决上述技术问题，本发明提供一种流量传感器的制造方法，包括步骤：

制造或提供SOI基底，依次包括硅基底、绝缘层和表面硅层；

在所述表面硅层上淀积含金属的装置制造层；

将所述装置制造层作图形化，形成包括加热装置、测温装置和电极；

在图形化的所述装置制造层上淀积保护层；

通过半导体光刻技术，在所述流量传感器的背面进行湿法腐蚀，直至露出所述绝缘层，在所述硅基底中形成背面空腔；

对所述流量传感器进行封装。

可选地，在所述硅基底中形成背面空腔之后还包括步骤：

将所述背面空腔底部的所述绝缘层去除。

可选地，所述绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、DLC或者氧化铝。

可选地，所述装置制造层为单层或者多层的。

可选地，所述装置制造层中所含的金属材料包括铂及含铂材料。

可选地，所述加热装置和所述测温装置的形状、布局、线条尺寸、厚度和圈数均是可调整的。

可选地，所述保护层为单层或者多层的。

可选地，对所述流量传感器的背面进行湿法腐蚀的腐蚀溶液对于硅/绝缘层具有良好选择比。

可选地，所述背面空腔的形状和尺寸均是可调整的。

可选地，所述SOI基底的所述表面硅层为单晶硅或者多晶硅。

可选地，所述SOI基底的制造方法包括如下步骤：

在所述硅基底上沉积所述绝缘层；以及

在所述绝缘层上沉积单晶硅或者多晶硅，形成所述表面硅层。

可选地，所述硅基底为多晶硅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的流量传感器的制造过程采用自停止的腐蚀方法，具有良好的片中器件的均匀性、片间器件性能的可重复性，制造出的流量传感器的品质更高，适合规模化生产。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的流量传感器的制造方法的流程图；

图2至图8为本发明一个实施例的流量传感器的制造过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种流量传感器，具体是利用温度来测量流体的流量的装置。下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1为本发明一个实施例的流量传感器的制造方法的流程图。如图1所示，该制造方法可以包括：

执行步骤S101，制造或提供SOI基底，依次包括硅基底、绝缘层和表面硅层；

执行步骤S102，在表面硅层上淀积含金属的装置制造层；

执行步骤S103，将装置制造层作图形化，形成包括加热装置、测温装置和电极；

执行步骤S104，在图形化的装置制造层上淀积保护层；

执行步骤S105，通过半导体光刻技术，在流量传感器的背面进行湿法腐蚀，直至露出绝缘层，在硅基底中形成背面空腔；

执行步骤S 106，对流量传感器进行封装。

图2至图8为本发明一个实施例的流量传感器的制造过程的剖面结构示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图2所示，制造或提供SOI(绝缘体上硅)基底，从底部至表面依次包括硅基底101、绝缘层102和表面硅层103。该SOI基底的制造方法可以为：在硅基底101上沉积绝缘层102，随后在绝缘层102上沉积表面硅层103。其中硅基底101可以为多晶硅；而绝缘层102一般为氧化硅，也可以为氮化硅、氮氧化硅、DLC(Diamond-Like Carbon，类金刚石薄膜)或者氧化铝等。在绝缘层102上方的表面硅层103可以为单晶硅或者多晶硅，它的厚度取决于制造传感器的要求。

如图3所示，在表面硅层103上淀积含金属的材料，作为装置制造层104。该装置制造层104可以为单层或者多层的，所淀积的含金属的材料的特征在于在通电的情况下能够作为电热装置的材料，并且随着温度的变化，材料表现出电阻率随着温度变化的特性。该含金属的材料可以是铂(Pt)或者含铂材料等温阻材料。

如图4所示，将装置制造层104作图形化，在SOI基底上形成含金属的材料的各类图形，截面图如图4所示。在此仅是示意图，表示在SOI基底上形成不仅包括加热装置105、也还包括测温装置106等。以此为例，图4的俯视图如图5所示，可以看到，在SOI基底上形成了包括加热装置105和测温装置106，此外还包括电极107。在此需要明确指出，本发明涉及的加热装置105和测温装置106的形状、布局、线条尺寸、厚度和圈数都不限制本发明的内容，可以根据不同的实际需要进行调整。图5中沿B-B方向的投影，如图4所示。

如图6所示，在图形化的装置制造层104上淀积保护层108，该保护层108可以为单层或者多层的结构。

原先在图6得到的结构的基础上也可以进行封装，然而，因为流量传感器组件通过导热性较好的基底与封装的基板将会直接接触，因此，传感器的温度将受到外界环境温度的干扰，如此，将给流量和温度的测量引入背景噪声，造成测量的不准确，因此，本发明需要将传感器装置悬空。

通过半导体光刻技术，在流量传感器装置正对面的背面进行湿法腐蚀，直至露出绝缘层102。本实施例采用一种高效的对于硅/绝缘层(包括硅/氧化硅、硅/氮化硅、硅/氮氧化硅、硅/DLC以及硅/氧化铝)之间具有良好选择比的腐蚀溶液进行腐蚀，即能够很快地腐蚀硅却不容易腐蚀绝缘层，最终通过这种具有良好选择比的腐蚀过程开出窗口，因为腐蚀溶液不容易腐蚀绝缘层，所有的腐蚀过程将会自动停在绝缘层102上。本实施例解决了表层硅无法精确控制的问题，并且，因为绝缘层102的存在，可以适当地过腐蚀，如此很好地解决单片上不同区域的腐蚀不均匀问题，在提高表层硅控制精度的同时还增强了均匀性，又稳定了不同批次产品直接的可重复性。在设备的采用上，也无需采用高性能、精确地机台，采用普通的腐蚀机台既能够圆满完成任务。最终形成的结构如图7所示，因为绝缘层102的阻挡，在硅基底101中精确地形成了背面空腔109。可见，流量传感器装置下方的支撑材料厚度由绝缘层102和表面硅层103的厚度精确控制。在不同的应用中，还可以考虑在上述的工艺之后，再去除背面空腔109底部残留的绝缘层102。

此时获得的结构的俯视图如图8所示，虚线109所示即是背面空腔109的边缘，显然背面空腔109的形状和尺寸都是可以调整的(adjustable)。

最后再对流量传感器进行封装，流量传感器的温度将较少地受到外界环境温度的干扰。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种流量传感器的制造方法，包括步骤：

制造或提供SOI基底，依次包括硅基底(101)、绝缘层(102)和表面硅层(103)；

在所述表面硅层(103)上淀积含金属的装置制造层(104)；

将所述装置制造层(104)作图形化，形成包括加热装置(105)、测温装置(106)和电极(107)；

在图形化的所述装置制造层(104)上淀积保护层(108)；

通过半导体光刻技术，在所述流量传感器的背面进行湿法腐蚀，直至露出所述绝缘层(102)，在所述硅基底(101)中形成背面空腔(109)；

对所述流量传感器进行封装。

2.根据权利要求1所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，在所述硅基底(101)中形成背面空腔(109)之后还包括步骤：

将所述背面空腔(109)底部的所述绝缘层(102)去除。

3.根据权利要求1或2所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述绝缘层(102)为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、DLC或者氧化铝。

4.根据权利要求3所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述装置制造层(104)为单层或者多层的。

5.根据权利要求4所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述装置制造层(104)中所含的金属材料包括铂及含铂材料。

6.根据权利要求5所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述加热装置(105)和所述测温装置(106)的形状、布局、线条尺寸、厚度和圈数均是可调整的。

7.根据权利要求6所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述保护层(108)为单层或者多层的。

8.根据权利要求7所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，对所述流量传感器的背面进行湿法腐蚀的腐蚀溶液对于硅/绝缘层具有良好选择比。

9.根据权利要求8所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述背面空腔(109)的形状和尺寸均是可调整的。

10.根据权利要求1所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述SOI基底的所述表面硅层(103)为单晶硅或者多晶硅。

11.根据权利要求1或10所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述SOI基底的制造方法包括如下步骤：

在所述硅基底(101)上沉积所述绝缘层(102)；以及

在所述绝缘层(102)上沉积单晶硅或者多晶硅，形成所述表面硅层(103)。

12.根据权利要求11所述的流量传感器的制造方法，其特征在于，所述硅基底(101)为多晶硅。