CN108862186A - 一种多传感器的协同制造工艺流程 - Google Patents

一种多传感器的协同制造工艺流程 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多传感器的协同制造工艺流程,其具体制备工艺流程如下:S1、采用SOI圆片作为MEMS传感器层,SOI顶层硅为n型掺杂;S2、进行两次正面离子注入;S3、对SOI圆片的正反面进行沉积形成钝化层薄膜;S4、将SOI圆片的正面进行溅射电极和引线;S5、对SOI圆片进行器件层刻蚀;S6、对SOI圆片进行衬底层刻蚀;S7、对SOI圆片的埋氧层进行刻蚀;S8、对MEMS于CMOS三位集成;本发明具有协同效果好、制造简便的优点。

Description

一种多传感器的协同制造工艺流程
技术领域
本发明属于传感器制造技术领域,具体涉及一种多传感器的协同制造工艺流程。
背景技术
目前,市面上的传感器种类多种多样,如电场传感器、电容加速度传感器、压力传感器、温度传感器及湿度传感器,这些传感器被应用于检测不同的环境数据。目前大部分前述传感器都是独立制造的,然后将不同的传感器安装在同一个安装合体内,虽然这种由单个传感器组装而成的集成式传感器能够同时对不同的环境数据信息进行监测,但是这种集成式传感器占用空间大,组成的集成式传感器体积较为庞大,整体较为笨重。近年来,市面上进一步出现了将不同传感器集成到一个安装硅基片上的多传感器芯片,然而随着这种传感器的实用,发现这种多传感器芯片中多传感器的协同性不好,CPU对多种传感器检测数据的处理效果不好,从而导致检测数据出现错误的情况。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种协同效果好、制造简便的多传感器的协同制造工艺流程。
本发明的技术方案如下:
一种多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于,其具体制备工艺流程如下:
S1、采用SOI圆片作为MEMS传感器层,SOI顶层硅为n型掺杂;
S2、进行两次正面离子注入;
S3、对SOI圆片的正反面进行沉积形成钝化层薄膜;
S4、将SOI圆片的正面进行溅射电极和引线;
S5、对SOI圆片进行器件层刻蚀;
S6、对SOI圆片进行衬底层刻蚀;
S7、对SOI圆片的埋氧层进行刻蚀;
S8、对MEMS于CMOS三位集成。
进一步,所述步骤S2的具体方法为,首先对整个SOI圆片进行离子注入并退火,使压力传感器形成P型压阻区域,使电场传感器形成低阻区域,然后向金属和硅之间注入高浓度离子形成欧姆接触。
进一步,所述步骤S3的具体方法为,采用PECVD正反面沉积较薄的绝缘层,作为器件钝化层,并为背面刻蚀提供掩膜,用BHF刻蚀正面钝化层,在绝缘层上形成接触孔。
进一步,所述步骤S4的具体方法为,溅射Pt金属形成金属互连和键合盘,并同时形成温度传感器的热敏电阻和湿度传感器的下层Pt电机,旋涂聚酰亚胺薄膜,利用玻璃制造湿度传感器上的电机,并利用上电极为研磨RIE刻蚀聚酰亚胺。
进一步,所述步骤S5的具体方法为,采用ICP干法刻蚀顶层硅直至SOI埋氧层,形成电场传感器的屏蔽电极、感应电极、激励电极鱼骨,以及加速度传感器的质量块和交叉电容。
进一步,所述步骤S6的具体方法为,从SOI圆片背面刻蚀SOI衬底层至SOI埋氧层,去除电场传感器、加速度传感器、温度传感器和压力传感器下方对应的SOI衬底层。
进一步,所述步骤S7的具体方法为,采用HF气体对SOI的埋氧层进行干法刻蚀,刻蚀完毕后彻底释放悬空结构。
进一步,所述步骤S8的具体方法为采用铜热压和聚酰亚胺混合键合,在300℃实现MEMS圆片上TSV与CMOS的互连线的铜热压键合。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明通过采用SOI技术,实现电场、压力、温度、湿度和加速度等多传感器的协同设计和制造,从而实现多目标感知微系统,有效提高多传感器数据采集使得协同性,有效保证各传感器采集数据的准确性和即时性,并且制造工艺过程简单;总之,本发明具有协同效果好、制造简便的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于,其具体制备工艺流程如下:
S1、采用SOI圆片作为MEMS传感器层,SOI顶层硅为n型掺杂;
S2、进行两次正面离子注入;
S3、对SOI圆片的正反面进行沉积形成钝化层薄膜;
S4、将SOI圆片的正面进行溅射电极和引线;
S5、对SOI圆片进行器件层刻蚀;
S6、对SOI圆片进行衬底层刻蚀;
S7、对SOI圆片的埋氧层进行刻蚀;
S8、对MEMS于CMOS三位集成。
所述步骤S2的具体方法为,首先对整个SOI圆片进行离子注入并退火,使压力传感器形成P型压阻区域,使电场传感器形成低阻区域,然后向金属和硅之间注入高浓度离子形成欧姆接触。
所述步骤S3的具体方法为,采用PECVD正反面沉积较薄的绝缘层,作为器件钝化层,并为背面刻蚀提供掩膜,用BHF刻蚀正面钝化层,在绝缘层上形成接触孔。
所述步骤S4的具体方法为,溅射Pt金属形成金属互连和键合盘,并同时形成温度传感器的热敏电阻和湿度传感器的下层Pt电机,旋涂聚酰亚胺薄膜,利用玻璃制造湿度传感器上的电机,并利用上电极为研磨RIE刻蚀聚酰亚胺。
所述步骤S5的具体方法为,采用ICP干法刻蚀顶层硅直至SOI埋氧层,形成电场传感器的屏蔽电极、感应电极、激励电极鱼骨,以及加速度传感器的质量块和交叉电容。
所述步骤S6的具体方法为,从SOI圆片背面刻蚀SOI衬底层至SOI埋氧层,去除电场传感器、加速度传感器、温度传感器和压力传感器下方对应的SOI衬底层。
所述步骤S7的具体方法为,采用HF气体对SOI的埋氧层进行干法刻蚀,刻蚀完毕后彻底释放悬空结构。
所述步骤S8的具体方法为采用铜热压和聚酰亚胺混合键合,在300℃实现MEMS圆片上TSV与CMOS的互连线的铜热压键合。
本发明通过采用SOI技术,实现电场、压力、温度、湿度和加速度等多传感器的协同设计和制造,从而实现多目标感知微系统,有效提高多传感器数据采集使得协同性,有效保证各传感器采集数据的准确性和即时性,并且制造工艺过程简单。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于,其具体制备工艺流程如下:
S1、采用SOI圆片作为MEMS传感器层,SO1顶层硅为n型掺杂;
S2、进行两次正面离子注入;
S3、对SOI圆片的正反面进行沉积形成钝化层薄膜;
S4、将SOI圆片的正面进行溅射电极和引线;
S5、对SOI圆片进行器件层刻蚀;
S6、对SOI圆片进行衬底层刻蚀;
S7、对SOI圆片的埋氧层进行刻蚀;
S8、对MEMS于CMOS三位集成。
2.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S2的具体方法为,首先对整个SOI圆片进行离子注入并退火,使压力传感器形成P型压阻区域,使电场传感器形成低阻区域,然后向金属和硅之间注入高浓度离子形成欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S3的具体方法为,采用PECVD正反面沉积较薄的绝缘层,作为器件钝化层,并为背面刻蚀提供掩膜,用BHF刻蚀正面钝化层,在绝缘层上形成接触孔。
4.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S4的具体方法为,溅射Pt金属形成金属互连和键合盘,并同时形成温度传感器的热敏电阻和湿度传感器的下层Pt电机,旋涂聚酰亚胺薄膜,利用玻璃制造湿度传感器上的电机,并利用上电极为研磨RIE刻蚀聚酰亚胺。
5.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S5的具体方法为,采用ICP干法刻蚀顶层硅直至SOI埋氧层,形成电场传感器的屏蔽电极、感应电极、激励电极鱼骨,以及加速度传感器的质量块和交叉电容。
6.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S6的具体方法为,从SOI圆片背面刻蚀SOI衬底层至SOI埋氧层,去除电场传感器、加速度传感器、温度传感器和压力传感器下方对应的SOI衬底层。
7.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S7的具体方法为,采用HF气体对SOI的埋氧层进行干法刻蚀,刻蚀完毕后彻底释放悬空结构。
8.根据权利要求1所述的多传感器的协同制造工艺流程,其特征在于:所述步骤S8的具体方法为采用铜热压和聚酰亚胺混合键合,在300℃实现MEMS圆片上TSV与CMOS的互连线的铜热压键合。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113371674A (zh) * 2021-05-28 2021-09-10 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 一种宽量程压力传感器芯片及其单片集成制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177661A (en) * 1989-01-13 1993-01-05 Kopin Corporation SOI diaphgram sensor
JPH1131825A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Denso Corp 半導体力学量センサの製造方法
CN103438936A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 东南大学 基于soi片器件层硅阳极键合的电容式温度、湿度和气压传感器集成制造方法
CN103434999A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 东南大学 基于soi片衬底硅阳极键合的电容式温度、湿度、气压和加速度传感器集成制造方法
CN103604538A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 沈阳工业大学 基于soi技术的mems压力传感器芯片及其制造方法
CN105174201A (zh) * 2015-06-24 2015-12-23 上海芯赫科技有限公司 一种mems集成复合传感器及其加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177661A (en) * 1989-01-13 1993-01-05 Kopin Corporation SOI diaphgram sensor
JPH1131825A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Denso Corp 半導体力学量センサの製造方法
CN103438936A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 东南大学 基于soi片器件层硅阳极键合的电容式温度、湿度和气压传感器集成制造方法
CN103434999A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 东南大学 基于soi片衬底硅阳极键合的电容式温度、湿度、气压和加速度传感器集成制造方法
CN103604538A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 沈阳工业大学 基于soi技术的mems压力传感器芯片及其制造方法
CN105174201A (zh) * 2015-06-24 2015-12-23 上海芯赫科技有限公司 一种mems集成复合传感器及其加工方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐敬波等: "一种集成三轴加速度、压力、温度的硅微传感器", 《仪器仪表学报》 *
徐敬波等: "基于SOI的集成硅微传感器芯片的制作", 《半导体学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113371674A (zh) * 2021-05-28 2021-09-10 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 一种宽量程压力传感器芯片及其单片集成制备方法

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