CN111554587A - 耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法 - Google Patents

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CN111554587A CN202010616828.5A CN202010616828A CN111554587A CN 111554587 A CN111554587 A CN 111554587A CN 202010616828 A CN202010616828 A CN 202010616828A CN 111554587 A CN111554587 A CN 111554587A
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汪洋
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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其通过半导体MEMS工艺制作好硅杯,并在硅杯的膜片应力合适的位置扩散了桥式电阻,当膜片的上下受到不同压强时,通过膜片的应力变化导致电阻的变化,在压强标准检定装置上校验好后,可以很灵敏地测量外界的压强本。本发明方法将真空腔封装在硅片正面具有电极的外,利用硅杯的无电极面那边来接触介质隔绝介质直接接触芯片及硅材料本身的耐腐蚀能力,而具有较好的耐腐蚀性。本发明玻璃基座、硅片和玻璃盖前期分别处理,分别批量加工出矩阵分布的多个导通孔、硅杯及真空腔,再粘结及倒装批量封装再划开获得多个成品传感器芯片,本发明的方法能够极大地提高生产效率、增加产量及降低生产成本。

Description

耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法
技术领域
本发明涉及半导体传感器技术领域,特别是涉及一种传感器所用的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法。
背景技术
我们的生产生活中传感器的应用越来越多,是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器可将温度、压力、声音、光、电、力、位移、长度、角度、流量等等采集并传达,传感器的发展方向就是准确性、智能化、可靠性、稳定性,随着应用数量的不断扩大,要求传感器可以实现批量的低成本生产,但对于半导体扩散硅压力传感器所用芯片如何实现批量生产确实难题。半导体扩散硅压力传感器就是一种产品,半导体硅材料具有一定的刚性,薄片状硅膜片在一定应变范围内可以保持线性,在硅的膜片上预先设计好按照桥式连接的扩散电阻构型传感器芯片,当膜片受压强发生形变时,桥式电阻失衡,产生跟压强对应的信号输出,膜片的厚度预先设计好,以对应不同的测量压强,这种传感器测试绝压的模式下,薄片状硅膜片的一侧需要有真空气腔,现有技术常常采用薄片状硅膜片中间冲硅油的方式隔离,每个传感器芯片都需要特殊封装,效率低,成本高。
因此,针对现有技术中的存在问题,亟需提供一种耐腐蚀绝压芯片的批量制造技术显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种可批量生产耐腐蚀绝压芯片的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
提供一种耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其包括有以下步骤:
(1)前期制备:
I.硅片加工:在硅片上制造出多个硅杯,每个硅杯的膜片上制作有四条按照电桥方式连接的半导体电阻,半导体电阻制作有电极;
II.玻璃基座开孔:在已抛光的玻璃基座制造出多个导通孔,当硅片放置于玻璃基座上时,多个硅杯与多个导通孔可一一对应;
III.玻璃盖加工:将抛光好的玻璃盖腐蚀出多条纵向坑道进而多条横向坑道,纵向坑道和横向坑道相互垂直,纵向坑道和横向坑道的宽度大于电极尺寸;纵向坑道和横向坑道之间的区域设有真空腔,真空腔的深度为0.5mm,当玻璃盖倒盖于硅片上时,真空腔正好与硅片的硅杯对应,且真空腔大于硅杯;
(2)硅片与玻璃基座粘结:硅片设有硅杯的背面与玻璃基座的一面粘结,使个硅杯与多个导通孔可一一对应粘结且连通;
(3)倒装粘接:在真空环境下,将玻璃盖倒过来整体覆盖在硅片上并粘结一起,且玻璃盖的每个真空腔将对应的硅膜片盖住并在真空状态下粘结,保证腔内一直保持真空状态;
(4)坑顶去除:去掉玻璃盖坑道上方的坑顶。
(5)划片取料:切刀穿过坑道并沿着坑道切割硅片,获得多个完成封装的耐腐蚀绝压芯片。
优选的,所述步骤1)中采用湿式化学腐蚀工艺在硅片腐蚀出多个硅杯:在硅片预设硅杯的位置采用半导体Si各向异性腐蚀工艺在腐蚀溶液中进行腐蚀,将完成硅杯腐蚀后的硅片清洗干净并烘干至干燥。
优选的,所述步骤2)中采用湿式化学腐蚀工艺在玻璃基座腐蚀出多个导通孔:在玻璃基座预设导通孔的位置滴加腐蚀液进行腐蚀,将完成导通孔腐蚀后的玻璃基座清洗干净并烘干至干燥
优选的,所述步骤3)中采用湿式化学腐蚀工艺在玻璃盖腐蚀出横向坑道和纵向坑道:在玻璃盖预设横向坑道和纵向坑道的位置滴加腐蚀液进行腐蚀,并在合适的时间段把玻璃盖片上的真空腔腐蚀好,真空腔深度0.5mm左右,的将完成 腐蚀后的玻璃盖清洗干净并烘干至干燥。
优选的,横向坑道和纵向坑道腐蚀深度在玻璃盖不断裂的前提下越深越好。
优选的,横向坑道和纵向坑道坑顶厚度小于0.3mm。
优选的,步骤(4)中,采用打磨机磨去玻璃盖坑道上方的坑顶。
优选的,所述粘结的方式为胶粘或者静电粘合。
本发明的有益效果:
(1)本发明的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法通过半导体MEMS工艺制作好硅杯,并在硅杯的膜片应力合适的位置扩散了桥式电阻,当膜片的上下受到不同压强时,通过膜片的应力变化导致电阻的变化,在压强标准检定装置上校验好后,可以很灵敏地测量外界的压强。本发明方法将真空腔封装在硅片正面有金属电极那面,利用硅杯的无金属电极面那边来接触介质,隔绝介质直接接触芯片金属面,利用硅材料本身的耐腐蚀能力,而具有较好的耐腐蚀性。
(2)本发明玻璃基座、硅片和玻璃盖前期分别处理,分别批量生产,再粘结及倒装批量封装再划开获得多个成品传感器芯片,本发明的方法能够极大地提高生产效率、增加产量及降低生产成本。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的玻璃盖、硅片和玻璃基座分解组装示意图。
图2是本发明的玻璃盖、硅片和玻璃基座粘结示意图。
图3是本发明的玻璃盖和硅片安装示意图。
在图1至图3中包括有:
1玻璃盖、1-1纵向坑道、1-2真空腔、1-3坑顶、1-4横向坑道;
2硅片、2-1硅杯、2-2膜片;
3玻璃基座、3-1导通孔;
4电极;5切割示意线。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法包括有以下步骤:
(1)前期制备:
I.硅片加工:按照半导体MEMS工艺,在硅片上制造出多个硅杯,每个硅杯的膜片上用半导体工艺制作好四条按照电桥方式连接的半导体电阻,并且制作好电极。
II.玻璃基座通过腐蚀工艺开孔:对要进行粘结的面进行抛光处理,当硅片放置于玻璃基座上时,多个硅杯与多个导通孔一一对应;
III.玻璃盖加工:将抛光好的玻璃盖腐蚀出多条纵向坑道进而多条横向坑道,纵向坑道和横向坑道相互垂直,纵向坑道和横向坑道之间的区域腐蚀有真空腔,真空腔的深度为0.5mm,当玻璃盖倒盖于硅片上时,真空腔正好与硅片的硅杯对应,且真空腔面积大于硅杯面积;
(2)硅片与玻璃基座粘结:硅片设有硅杯的背面与玻璃基座的一面粘结,使个硅杯与多个导通孔可一一对应粘结且连通;
(3)倒装粘接:在真空环境下,将玻璃盖倒过来整体覆盖在硅片上并粘结一起,且玻璃盖的每个真空腔将对应的电子元件的电极罩住且并在真空状态下粘结;由于玻璃盖跟硅片的粘结封装是在真空环境里实现,因此这些空腔内部粘结后都是真空状态。
(5)坑顶去除:去掉玻璃盖坑道上方的坑顶,本实施例中,采用打磨机磨去玻璃盖坑道上方的坑顶以方便焊引线前的芯片划片
(5)划片取料:切刀穿过坑道并沿着坑道切割硅片,获得多个完成封装的耐腐蚀绝压芯片。
本实施例中,步骤1)中采用湿式化学腐蚀工艺在硅片腐蚀出多个硅杯:在硅片预设硅杯的位置采用半导体Si各向异性腐蚀工艺在腐蚀溶液中进行腐蚀,将完成硅杯腐蚀后的硅片清洗干净并烘干至干燥,本实施例在温度为80℃下,用腐蚀溶液对硅片的腐蚀,腐蚀时间根据需要设定。
同理,步骤2)中采用湿式化学腐蚀工艺在玻璃基座腐蚀出多个导通孔:在玻璃基座预设导通孔的位置滴加腐蚀液进行腐蚀,将完成导通孔腐蚀后的玻璃基座清洗干净并烘干至干燥,本实施例中,腐蚀液可为NaOH溶液,但需要说明的是,腐蚀液也可为其他可腐蚀硅片的溶液,如氢氟酸溶液等。
同理,步骤3)中采用湿式化学腐蚀工艺在玻璃盖腐蚀出横向坑道和纵向坑道:在玻璃盖预设横向坑道和纵向坑道的位置滴加腐蚀液溶液进行腐蚀,在合适时间完成 真空腔的腐蚀,处理完后的玻璃盖清洗干净并烘干至干燥。其中,横向坑道和纵向坑道腐蚀深度在玻璃盖不断裂的前提下越深越好。本实施例中,腐蚀液可为NaOH溶液,但需要说明的是,腐蚀液也可为其他可腐蚀硅片的溶液,如氢氟酸溶液等。
在硅片、玻璃基座及玻璃盖腐蚀期间,车间内并不停止其他工序的正常运行,而且硅片、玻璃基座及玻璃盖前期腐蚀准备的时间可以分批不间断进行而降低腐蚀时间对生产效率的影响。而且根据实际需要,除了采取湿式化学腐蚀法还可以采取其他MEMS工艺,如干法刻蚀,或者机械打磨,只要能够实现对硅片、玻璃基座及玻璃盖进行高效处理均可。
本实施例的方法每次可以整片完成所有芯片的真空封装,效率极大地提高,成本显著下降。
实施例2
本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同,在本实施例中未作解释的特征,采用实施例1中的解释,在此不再进行赘述。本实施例中,所有粘结的方式为胶粘、静电粘合或者其他粘合方式。
实施例3
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同,在本实施例中未作解释的特征,采用实施例1或者实施例2中的解释,在此不再进行赘述。横向坑道和纵向坑道坑顶厚度小于0.3mm,真空腔深度0.5mm。
最后应当说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解,并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。

Claims (8)

1.耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:包括有以下步骤:
(1)前期制备:
I.硅片加工:在硅片上制造出多个硅杯,每个硅杯的膜片上制作有四条按照电桥方式连接的半导体电阻,半导体电阻制作有电极;
II.玻璃基座开孔:在已抛光的玻璃基座制造出多个导通孔,当硅片放置于玻璃基座上时,多个硅杯与多个导通孔可一一对应;
III.玻璃盖加工:将抛光好的玻璃盖腐蚀出多条纵向坑道进而多条横向坑道,纵向坑道和横向坑道相互垂直,纵向坑道和横向坑道之间的区域设有真空腔,真空腔的深度为0.5mm,当玻璃盖倒盖于硅片上时,真空腔正好与硅片的硅杯一一对应,且真空腔大于硅杯;
(2)硅片与玻璃基座粘结:硅片设有硅杯的背面与玻璃基座的一面粘结,使个硅杯与多个导通孔可一一对应粘结且连通;
(3)倒装粘接:在真空环境下,将玻璃盖倒过来整体覆盖在硅片上并粘结一起,且玻璃盖的每个真空腔将对应的电子元件的电极罩住且并在真空状态下粘结;
(4)坑顶去除:去掉玻璃盖坑道上方的坑顶;
(5)划片取料:切刀穿过坑道并沿着坑道切割硅片,获得多个完成封装的耐腐蚀绝压芯片。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:所述步骤1)中采用湿式化学腐蚀工艺在硅片腐蚀出多个硅杯:在硅片预设硅杯的位置采用半导体Si各向异性腐蚀工艺在腐蚀 溶液中进行腐蚀,将完成硅杯腐蚀后的硅片清洗干净并烘干至干燥。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:所述步骤2)中采用湿式化学腐蚀工艺在玻璃基座腐蚀出多个导通孔:在玻璃基座预设导通孔的位置滴加腐蚀液进行腐蚀,将完成导通孔腐蚀后的玻璃基座清洗干净并烘干至干燥。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:所述步骤3)中采用湿式化学腐蚀工艺在玻璃盖腐蚀出横向坑道和纵向坑道:在玻璃盖预设横向坑道和纵向坑道的位置滴加腐蚀液进行腐蚀,在合适的时间里腐蚀好真空腔,将完成腐蚀后的玻璃盖清洗干净并烘干至干燥。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:横向坑道和纵向坑道腐蚀深度在玻璃盖不断裂的前提下越深越好。
6.根据权利要求4所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:横向坑道和纵向坑道坑顶厚度小于0.3mm,真空腔深度0.5mm左右。
7.根据权利要求1所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:步骤(4)中,采用打磨机磨去玻璃盖坑道上方的坑顶。
8.根据权利要求1所述的耐腐蚀绝压芯片的批量制造方法,其特征在于:所述粘结的方式为胶粘或者静电粘合。
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