CN110911546A - Soi压力传感器压敏电阻及其制作方法、soi压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SOI压力传感器压敏电阻及其制作方法、SOI压力传感器,其制作方法包括以下步骤:制备注入缓冲保护层,制备注入阻挡层;P型掺杂,退火,形成P型重掺杂区;采用湿法刻蚀去除非P型重掺杂区,得到SOI压力传感器压敏电阻。本发明SOI压力传感器压敏电阻由上述方法制得。本发明SOI压力传感器包括P型重掺杂压阻,该P型重掺杂压阻为上述的SOI压力传感器压敏电阻。本发明SOI压力传感器压敏电阻的制作方法具有成本低廉、刻蚀精度高、一致性好、量产效率高、二次污染少等优点,制得的压敏电阻表面平直光滑,可广泛用作SOI压力传感器的压阻,有着很高的使用价值和良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于压力传感器制备技术领域,涉及一种SOI压力传感器压敏电阻及其制作方法、SOI压力传感器。
背景技术
随着航空、航天及石油化工等领域的不断发展,在这些领域中对压力传感器的需求日益增多,且对特种环境条件下的压力测量的需求也日益迫切,因而对压力传感器提出了诸如:耐高温、高精度、高可靠、微型化等的要求。
传统的体硅压力传感器采用普通N型体硅片,通过在压阻和互连线区域进行P型掺杂获得硅压阻,压阻和衬底之间通过PN结隔离,没有单独的硅压阻刻蚀,但随着压力传感器工作温度的不断升高,PN结隔离漏电随温度呈指数增大,当温度超过125℃后PN结漏电严重,传统的PN结隔离已难以达到有效隔离的作用,因而现有传统的压力传感器已经难以满足航空、航天及石油化工等领域的实际需求。近年来,随着MEMS技术的发展,SOI(siliconon insulator)技术不断进步,诞生了SOI压力传感器,其结构如图1所示,包括衬底片以及由下至上设置在衬底片上的硅片、BOX层和P型硅压阻,通过利用BOX层实现全介质隔离,具备良好的隔离效果,最高工作温度甚至可以超过400℃。因此,SOI压力传感器的出现为满足航空、航天及石油化工等领域的实际需求提供了新的思路和路径。
压敏电阻,也称为压阻,是压力传感器上将应变转化为电信号的变化,感知应力的核心单元。压阻的表面平整度和图形刻蚀精度直接决定其压力测量精度。相对于体硅压力传感器,SOI压力传感器中的压阻凸起在应变膜片上,主要通过离子束干法刻蚀获得,压阻表面的平整度对压阻内应力分布的影响明显。目前,主要通过改进压阻的刻蚀设备和优化压阻的刻蚀工艺来提升压阻表面的平整度,从而保证压阻内应力的均匀可控分布。然而,现有刻蚀设备和刻蚀工艺仍然存在以下问题:(1)现有MEMS所用刻蚀设备价格昂贵,且改进刻蚀设备的成本高昂;(2)现有压阻刻蚀主要是采用干法刻蚀,干法刻蚀中通过离子束轰击等方式去除没有光刻胶保护区域的硅,从而形成压阻,然而,干法刻蚀工艺存在刻蚀侧面与底部转角通常有一定弧度,被刻蚀区域底部和侧面因离子轰击的原因,在小范围内表面粗糙,从微观角度看,离子束刻蚀形成的压阻表面存在局部的小岛结构,局部的小岛存在应力集中现象,导致应力分布不均匀,使得传感器的测量精度较低;进一步的,干法刻蚀工艺中,由于不同介质之间的刻蚀选择比通常较小,如硅和二氧化硅的选择比通常不到5:1,为保证顶层硅膜被刻蚀干净,通常需要一定量的过刻蚀,而过刻蚀过程中刻蚀较快的区域硅刻蚀完成后会继续刻蚀下方的二氧化硅层(BOX层),其结果是BOX层也被刻蚀一定厚度,压阻离应变膜片表面距离的增加将导致压阻应力弛豫,使得应力不能有效传递到压阻中,降低传感器灵敏度,导致传感器测量精度降低;另外,在干法刻蚀工艺中通常采用光刻胶等作为刻蚀的阻挡层时,光刻胶直接和硅压阻表面接触,容易引入有机物沾污,而这些有机物沾污的存在,不利于实现SOI压力传感器对应力的准确测量。上述问题的存在,使得现有SOI压力传感器难以满足航空航天等领域对耐高温、高精度等需求。另外,随着技术的发展,MEMS工艺对应的硅片尺寸也越来越大,在较大的硅片全区域内,要保证良好的离子束均匀性在技术上还存在一定挑战,不能保证离子束的均匀性则不能保证整个硅片的刻蚀均匀性,从而不能保证产品的良率。此外,现有MEMS所用刻蚀设备价格昂贵,通过改进刻蚀设备来提升工艺的成本更是高昂。因此,获得一种成本低廉、刻蚀精度高、一致性好、量产效率高、二次污染少的SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,对于制备表面平滑的SOI压力传感器压敏电阻和测量精度高、可靠性好的SOI压力传感器以及扩大SOI压力传感器的应用范围具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种成本低廉、刻蚀精度高、一致性好、量产效率高、二次污染少的SOI压力传感器压敏电阻的制作方法以及由此制得的表面平直光滑的SOI压力传感器压敏电阻,以及一种测量精度高、可靠性好的SOI压力传感器。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,包括以下步骤:
S1、在SOI片上顶层硅表面制备缓冲保护层;
S2、在缓冲保护层表面制备注入阻挡层,采用注入的方式对未覆盖注入阻挡层的顶层硅进行P型掺杂,退火,形成P型重掺杂区;
S3、去除注入阻挡层和缓冲保护层;
S4、采用湿法刻蚀去除非P型重掺杂区,得到SOI压力传感器压敏电阻。
上述的制作方法,进一步改进的,所述步骤S4中,采用浸泡或者旋转喷淋腐蚀的方式去除非P型重掺杂区;所述湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为碱性溶液;所述碱性溶液为氢氧化钾溶液和/或氢氧化钠溶液;所述刻蚀溶液的质量浓度为30%~70%;所述湿法刻蚀过程中控制刻蚀溶液的温度为20℃~80℃。
上述的制作方法,进一步改进的,所述步骤S1中,采用热氧化或化学气相沉积在顶层硅表面生长缓冲保护层;所述缓冲保护层为二氧化硅薄膜;所述缓冲保护层的厚度为50A~500A;
所述步骤S2中,所述注入阻挡层为光刻胶;所述P型重掺杂区中掺杂浓度为3×1018cm-3~2×1020cm-3;
所述步骤S3中,采用丙酮或浓硫酸溶液去除光刻胶;采用HF溶液去除缓冲保护层。
作为一个总的技术构思,本发明还提供了一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,包括以下步骤:
(1)在SOI片上顶层硅表面制备缓冲保护层;
(2)采用扩散的方式对顶层硅进行P型掺杂,退火,形成P型重掺杂区;
(3)在步骤(2)中缓冲保护层上沉积氮化硅薄膜层;
(4)去除步骤(3)中非压敏电阻区域和互连线焊盘区域上的氮化硅薄膜层和缓冲保护层,直至顶层硅层露出来;
(5)采用湿法刻蚀去除非压阻、焊盘和互连线区域;
(6)去除剩余的氮化硅薄膜层和缓冲保护层,得到SOI压力传感器压敏电阻。
上述的制作方法,进一步改进的,所述步骤(5)中,采用浸泡或者旋转喷淋腐蚀的方式去除非压阻、焊盘和互连线区域;所述湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为碱性溶液;所述碱性溶液为氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液;所述刻蚀溶液的质量浓度为30%~70%;所述湿法刻蚀过程中控制刻蚀溶液的温度为20℃~80℃。
上述的制作方法,进一步改进的,所述步骤(1)中,采用热氧化或化学气相沉积方式在顶层硅表面生长缓冲保护层;所述缓冲保护层为二氧化硅薄膜;所述缓冲保护层的厚度为50A~500A;
所述步骤(3)中,所述氮化硅薄膜层的厚度≤200nm;
所述步骤(4)中,采用匀胶光刻显影,利用光刻胶作阻挡层采用离子束刻蚀的方法去除氮化硅薄膜层和缓冲保护层;
所述步骤(6)中,采用H3PO4溶液去除氮化硅薄膜层;采用HF溶液去除缓冲保护层。
作为一个总的技术构思,本发明还提供了一种SOI压力传感器压敏电阻,所述SOI压力传感器压敏电阻由上述的制作方法制备得到。
上述的SOI压力传感器压敏电阻,进一步改进的,所述SOI压力传感器压敏电阻中侧面与底面之间的夹角范围53°~56°。
作为一个总的技术构思,本发明还提供了一种SOI压力传感器,所述SOI压力传感器包括衬底片以及由下至上依次设置在衬底片上的功能芯片、BOX层和P型重掺杂压阻;所述衬底片与功能芯片之间还包括应力参考腔体;所述P型重掺杂压阻为上述的SOI压力传感器压敏电阻。
上述的SOI压力传感器,进一步改进的,所述衬底片为键合玻璃片或键合硅片;所述功能芯片为N型硅片或P型高阻片;所述P型高阻片的掺杂浓度小于1×1018cm-3;所述应力参考腔体为真空压力传感器腔体或差压压力传感器腔体;所述应力参考腔体的腔体结构为C型应变腔体结构、腔体中间含应力集中岛的E型应变腔体结构、圆形应变腔体结构、正方形应变腔体结构或长方形应变腔体结构。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)本发明提供了一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,采用湿法刻蚀制作SOI压力传感器压敏电阻,在湿法刻蚀过程中,通过利用硅在特定碱性溶液下湿法刻蚀的各项异性、不同掺杂类型和掺杂浓度下刻蚀速率的差异、晶向和掺杂形成刻蚀自停止层的特性,获得表面平直光滑的硅压阻,即为本发明SOI压力传感器压敏电阻。本发明中,通过优化湿法腐蚀工艺条件,N型掺杂区和P型重掺杂区刻蚀速率选择比可大于100,N型硅与二氧化硅层的刻蚀选择比可大于50,因此可保证压阻刻蚀过程中,容易地将非P型重掺杂区的顶层硅刻蚀干净,而基本不损伤中间的BOX层二氧化硅,同时高的选择比确保压阻侧面呈镜面反射的原子量级的表面平整度。压阻侧面与顶部和底部的夹角由单晶的晶向夹角决定,整个硅片具有高度的一致性和夹角的尖锐性。同时采用湿法各向异性刻蚀获得的压阻呈梯形结构,上窄下宽,与底部呈比较准确的54.7°夹角,更利于底部应变薄膜形变向压阻的传递。而传统的干法刻蚀,侧面与底部近似呈90度直角,同时底部转角处呈圆弧状,整个底部也呈现出圆弧状,表面因为离子轰击的作用,刻蚀的均匀性受离子束的均匀性和侧壁的阻挡等影响,刻蚀表面较粗糙,侧面与底部转角圆弧难以精确控制,压阻侧面近似垂直,底部应力难以有效的传递到压阻顶部外侧区域,应力弛豫导致产品设计和工艺控制变得困难,同时产品精度降低。本发明方法可同时进行多片腐蚀,量产效率更高,一致性更好,成本更低廉,刻蚀精度更高。本发明SOI压力传感器压敏电阻的制作方法具有成本低廉、刻蚀精度高、一致性好、量产效率高、二次污染少等优点,能够制备得到表面平直光滑的SOI压力传感器压敏电阻,有着很高的使用价值和良好的应用前景。
(2)本发明制作方法中,优化了湿法刻蚀过程中刻蚀溶液的浓度和温度,通过优化刻蚀溶液的浓度和温度,可获得更加良好的表面平整度和一致性,同时避免干法刻蚀过程中利用光刻胶做刻蚀阻挡层,光刻胶与压阻表面直接接触,或光刻胶在刻蚀过程中也会被一定程度的刻蚀,可能导致压阻受到有机物沾污问题,从而保证压力传感器产品高的精度和可靠性。
(3)本发明还提供了一种SOI压力传感器压敏电阻,通过湿法刻蚀工艺制备得到,采用的湿法腐蚀工艺可保证被刻蚀介质表面具有原子量级的平整度,通过适当的溶液搅拌循环,容易保证腐蚀液的浓度均匀性,从而保证整个硅片表面各区域腐蚀的均匀性,因而该SOI压力传感器压敏电阻表面平直光滑,可广泛作为SOI压力传感器的压阻,有着很好的应用前景。
(4)本发明还提供了一种SOI压力传感器,包括SOI压力传感器压敏电阻,其中由于该SOI压力传感器压敏电阻表面平直光滑,因而使得该SOI压力传感器表现出测量精确度高、可靠性好等优点,能够满足现有航空航天等领域对耐高温、高精度等高需求,表现出很好的应用前景。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1中SOI压力传感器压敏电阻的制作工艺流程图。
图2为本发明实施例1中制得的SOI压力传感器压敏电阻的结构示意图。
图3为现有普通离子束刻蚀方法制得的SOI压力传感器压敏电阻的结构示意图。
图4为本发明实施例2中SOI压力传感器压敏电阻的制作工艺流程图。
图5为本发明实施例3中SOI压力传感器的结构示意图。
图例说明:
1、衬底片;2、应力参考腔体;3、功能芯片;4、二氧化硅BOX层;5、P型重掺杂压阻;6、SOI片顶层硅;7、缓冲保护层;8、P型重掺杂区;9、氮化硅薄膜层;10、注入阻挡层。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中,若无特别说明,所采用的工艺为常规工艺,所采用的设备为常规设备,且所得数据均是三次以上试验的平均值。
实施例1
一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,其制作工艺流程图如图1所示,包括以下步骤:
(1)在SOI片顶层硅6表面制备缓冲保护层7,具体为:通过热氧化的方式在顶层硅表面生长二氧化硅薄膜,厚度为80A。
(2)在步骤(1)中得到的缓冲保护层7表面进行匀胶光刻显影制备注入阻挡层10,暴露出压敏电阻和互连线焊盘等区域,采用离子注入方式对顶层硅压敏电阻、互连线焊盘等区域进行P型掺杂,形成P型重掺杂区8,其中P型重掺杂区8中掺杂浓度均值为2×1020cm-3;非P型重掺杂区为N型或P型轻掺杂,掺杂浓度低于1×1018cm-3。
(3)去除注入阻挡层10和缓冲保护层7,具体为:先采用丙酮去除光刻胶,再采用质量浓度小于1%的HF溶液进行漂洗,去除二氧化硅薄膜。
(4)采用湿法刻蚀去除非P型重掺杂区,具体为:采用浸泡的方式将SOI片浸泡在60%质量浓度的氢氧化钾溶液中,在80℃下恒温并搅拌溶液,对非P型重掺杂区进行湿法刻蚀,从而去除顶层中的非P型重掺杂区,得到P型重掺杂的SOI压力传感器压敏电阻。
本实施例中,将SOI片浸泡在KOH溶液中,在特定温度和浓度下N型区域的刻蚀速率可达到P型掺杂区域的100倍以上。在刻蚀的表面窗口形成后,由于(100)面的刻蚀速率远大于(111)面速率,刻蚀速率差异超过50倍。侧面与底部将形成54.7°的晶向夹角,即获得的压阻中侧面与底部的夹角为54.7°,该夹角的存在可保证应力从应变薄膜向压阻的有效传递。同时由于KOH溶液中硅不同晶向大的刻蚀选择比,硅和二氧化硅BOX之间大的刻蚀选择比,刻蚀到(111)面和下方的二氧化硅BOX层时将自动刻蚀停止,在保证刻蚀干净的情况下不会引起明显的过刻蚀;同时夹角由单晶硅晶向保证,具有天然良好的一致性,更为重要的是,压阻刻蚀形貌和刻蚀质量几乎不受操作者操作的差异,刻蚀过程中的微小差异而影响。对于当前业界主要采用的干法刻蚀工艺,由其制得的压阻中侧面与底部之间近似呈90°夹角,压阻上边缘两侧应力会被弛豫,同时底部夹角和过刻蚀等情况均需要通过工艺时间和优化工艺参数来保证,受设备状态的影响,一致性较差。
一种上述本实施例中制作方法制得的SOI压力传感器压敏电阻,如图2所示,该SOI压力传感器压敏电阻中侧面与底部的夹角为54.7°,该夹角的存在可保证应力从应变薄膜向压阻的有效传递。同时由于KOH溶液下硅不同晶向大的刻蚀选择比,硅和二氧化硅BOX之间大的刻蚀选择比,刻蚀到(111)面和下方的二氧化硅BOX层时将自动刻蚀停止,在保证刻蚀干净的情况下不会引起明显的过刻蚀;同时夹角由单晶硅晶向保证,具有天然良好的一致性,更为重要的是,压阻刻蚀形貌和刻蚀质量几乎不受操作者操作的差异,刻蚀过程中的微小差异而影响。图3为现有普通离子束刻蚀方法制得的SOI压力传感器压敏电阻的结构示意图。由图3可知,传统的干法刻蚀,侧面与底部近似呈90度直角,同时底部转角处呈圆弧状,整个底部也呈现出圆弧状,表面因为离子轰击的作用,刻蚀的均匀性受离子束的均匀性和侧壁的阻挡等影响,刻蚀表面较粗糙,侧面与底部转角圆弧难以精确控制,压阻侧面近似垂直,底部应力难以有效的传递到压阻顶部外侧区域,应力弛豫导致产品设计和工艺控制变得困难,同时产品精度降低。
实施例2
一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,其制作工艺流程图如图4所示,包括以下步骤:
(1)在P型SOI片顶层硅6表面制备缓冲保护层7,具体为:采用热氧化的方式在顶层硅表面生长二氧化硅薄膜,厚度为100A。
(2)采用扩散掺杂的方式对步骤(1)中表面制备有缓冲保护层7的顶层硅进行P型掺杂,退火,形成P型重掺杂区8。该步骤中,当P型非掺杂区和P型重掺杂区掺杂浓度差异较小时,如非P型重掺杂区掺杂浓度1×1018cm-3,P型重掺杂区浓度3×1018cm-3时,或整个顶层硅层均为P型重掺杂时,二者的刻蚀速率差异较小。
(3)在步骤(2)中的缓冲保护层上沉积氮化硅薄膜层9,其中氮化硅薄膜的厚度为50nm。
(4)在步骤(3)中得到的氮化硅薄膜层9表面匀胶光刻显影,暴露出需要刻蚀掉顶层硅的非压敏电阻、互连线和焊盘区域,对光刻胶被去除区域的氮化硅薄膜层和缓冲保护层进行离子束刻蚀,去除SOI片表面未覆盖光刻胶的氮化硅薄膜层和缓冲保护层,直至SOI片顶层硅露出来。
(5)采用丙酮去除光刻胶,并采用湿法刻蚀去除非压敏电阻域、互连线和焊盘区域,具体为:采用浸泡的方式将SOI片浸泡在氢氧化钾溶液中进行湿法刻蚀,从而去除顶层中的非压敏电阻、互连线和焊盘区域,其中氢氧化钾溶液的质量浓度为60%、温度为80℃,得到表面覆盖有缓冲保护层和氮化硅薄膜层的SOI压力传感器压敏电阻。
(6)去除剩余的氮化硅薄膜层9和缓冲保护层7,具体为:先采用H3PO4溶液去除氮化硅薄膜,然后采用HF溶液去除二氧化硅薄膜,得到P型重掺杂的SOI压力传感器压敏电阻。
本实施例中,将SOI片浸泡在KOH溶液中,在特定温度和浓度下硅和氮化硅的刻蚀速率选择比可大于200。在刻蚀的表面窗口形成后,由于(100)面的刻蚀速率远大于(111)面速率,刻蚀速率差异可超过100倍。侧面与底部将形成54.7°的晶向夹角,即获得的压阻中侧面与底部的夹角为54.7°,该夹角的存在可保证应力从应变薄膜向压阻的有效传递。同时由于KOH溶液下硅不同晶向大的刻蚀选择比,硅和二氧化硅BOX之间大的刻蚀选择比,刻蚀到(111)面和下方的二氧化硅BOX层时将自动刻蚀停止,在保证刻蚀干净的情况下不会引起明显的过刻蚀;同时夹角由单晶硅晶向保证,具有天然良好的一致性,更为重要的是,压阻刻蚀形貌和刻蚀质量几乎不受操作者操作的差异,刻蚀过程中的微小差异而影响。对于当前业界主要采用的干法刻蚀工艺,由其制得的压阻中侧面与底部之间近似呈90°夹角,压阻上边缘两侧应力会被弛豫,同时底部夹角和过刻蚀等情况均需要通过工艺时间和优化工艺参数来保证,受设备状态的影响,一致性较差。。
一种上述本实施例中制作方法制得的SOI压力传感器压敏电阻,该SOI压力传感器压敏电阻中侧面与底部的夹角为54.7°。
实施例3
一种SOI压力传感器,如图5所示,包括衬底片1以及由下至上依次设置在衬底片上的功能芯片3、BOX层4和P型重掺杂压阻5,其中衬底片与功能芯片之间还包括应力参考腔体2,P型重掺杂压阻5为实施例1中制得的SOI压力传感器压敏电阻。
本实施例中,衬底片1为键合硅片;功能芯片3为N型硅片,掺杂浓度小于1×1018cm-3;应力参考腔体2为真空压力传感器应力参考腔体,其腔体结构为C型应变腔体结构。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在SOI片上顶层硅表面制备缓冲保护层;
S2、在缓冲保护层表面制备注入阻挡层,采用注入的方式对未覆盖注入阻挡层的顶层硅进行P型掺杂,退火,形成P型重掺杂区;
S3、去除注入阻挡层和缓冲保护层;
S4、采用湿法刻蚀去除非P型重掺杂区,得到SOI压力传感器压敏电阻。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述步骤S4中,采用浸泡或者旋转喷淋腐蚀的方式去除非P型重掺杂区;所述湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为碱性溶液;所述碱性溶液为氢氧化钾溶液和/或氢氧化钠溶液;所述刻蚀溶液的质量浓度为30%~70%;所述湿法刻蚀过程中控制刻蚀溶液的温度为20℃~80℃。
3.根据权利要求1或2所述的制作方法,其特征在于,所述步骤S1中,采用热氧化或化学气相沉积在顶层硅表面生长缓冲保护层;所述缓冲保护层为二氧化硅薄膜;所述缓冲保护层的厚度为50A~500A;
所述步骤S2中,所述注入阻挡层为光刻胶;所述P型重掺杂区中掺杂浓度为3×1018cm-3~2×1020cm-3;
所述步骤S3中,采用丙酮或浓硫酸溶液去除光刻胶;采用HF溶液去除缓冲保护层。
4.一种SOI压力传感器压敏电阻的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在SOI片上顶层硅表面制备缓冲保护层;
(2)采用扩散的方式对顶层硅进行P型掺杂,退火,形成P型重掺杂区;
(3)在步骤(2)中缓冲保护层上沉积氮化硅薄膜层;
(4)去除步骤(3)中非压敏电阻区域和互连线焊盘区域上的氮化硅薄膜层和缓冲保护层,直至顶层硅层露出来;
(5)采用湿法刻蚀去除非压阻、焊盘和互连线区域;
(6)去除剩余的氮化硅薄膜层和缓冲保护层,得到SOI压力传感器压敏电阻。
5.根据权利要求4所述的制作方法,其特征在于,所述步骤(5)中,采用浸泡或者旋转喷淋腐蚀的方式去除非压阻、焊盘和互连线区域;所述湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为碱性溶液;所述碱性溶液为氢氧化钾和/或氢氧化钠溶液;所述刻蚀溶液的质量浓度为30%~70%;所述湿法刻蚀过程中控制刻蚀溶液的温度为20℃~80℃。
6.根据权利要求4或5所述的制作方法,其特征在于,所述步骤(1)中,采用热氧化或化学气相沉积方式在顶层硅表面生长缓冲保护层;所述缓冲保护层为二氧化硅薄膜;所述缓冲保护层的厚度为50A~500A;
所述步骤(3)中,所述氮化硅薄膜层的厚度≤200nm;
所述步骤(4)中,采用匀胶光刻显影,利用光刻胶作阻挡层采用离子束刻蚀的方法去除氮化硅薄膜层和缓冲保护层;
所述步骤(6)中,采用H3PO4溶液去除氮化硅薄膜层;采用HF溶液去除缓冲保护层。
7.一种SOI压力传感器压敏电阻,其特征在于,所述SOI压力传感器压敏电阻由权利要求1~6中任一项所述的制作方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的SOI压力传感器压敏电阻,其特征在于,所述SOI压力传感器压敏电阻中侧面与底面之间的夹角范围53°~56°。
9.一种SOI压力传感器,其特征在于,所述SOI压力传感器包括衬底片(1)以及由下至上依次设置在衬底片上的功能芯片(3)、BOX层(4)和P型重掺杂压阻(5);所述衬底片与功能芯片之间还包括应力参考腔体(2);所述P型重掺杂压阻(5)为权利要求7或8所述的SOI压力传感器压敏电阻。
10.根据权利要求9所述的SOI压力传感器,其特征在于,所述衬底片(1)为键合玻璃片或键合硅片;所述功能芯片(3)为N型硅片或P型高阻片;所述P型高阻片的掺杂浓度小于1×1018cm-3;所述应力参考腔体(2)为真空压力传感器腔体或差压压力传感器腔体;所述应力参考腔体(2)的腔体结构为C型应变腔体结构、腔体中间含应力集中岛的E型应变腔体结构、圆形应变腔体结构、正方形应变腔体结构或长方形应变腔体结构。
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