CN112067189B - 具有四周介质隔离杯结构的压力传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器及其制备方法,制备方法包括:提供衬底,在衬底上形成包井缓冲层,在包井缓冲层中形成压敏电阻层,对压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻以及环绕压敏电阻设置的介质隔离环,在压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构,在包井缓冲层和压敏电阻上形成第一绝缘钝化层,以及形成贯穿第一绝缘钝化层的金属化过孔,在第一绝缘钝化层上形成金属引线,金属引线通过金属化过孔与压敏电阻电连接,以制备得到压力传感器。本发明能够缓冲外界环境变化带来的影响,大大提高器件的可靠性。另外,本发明可以有效减少电流泄漏,提高可靠性。同时,本发明可以使该结构在180℃以上的高温稳定工作,成本低,可靠性高。

Description

具有四周介质隔离杯结构的压力传感器及其制备方法
技术领域
本发明属于压力传感器技术领域,具体涉及一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器及其制备方法。
背景技术
压力传感器是能感受压力信号,并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
随着科技的进一步发展,普通的压力传感器已不能满足生产生活的需要,特别是在一些特殊复杂环境,比如高温、强辐射、高振动或具有氧化和腐蚀性的特定环境,其中以高温环境最为常见,例如,在航空航天、核能技术、石油化工、地热勘探以及汽车电子学等领域,压力测量经常需要在高温环境下进行。而普通的压力传感器在高温环境下容易发生损坏失效或者电流泄漏,其可靠性不高,不能在高温环境下稳定工作。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器及其制备方法。
本发明的一个方面,提供一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器的制备方法,所述方法包括:
提供衬底;
在所述衬底上形成包井缓冲层;
在所述包井缓冲层中形成压敏电阻层;
对所述压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻以及环绕所述压敏电阻设置的介质隔离环;
在所述压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构;
在所述包井缓冲层和所述压敏电阻上形成第一绝缘钝化层,以及形成贯穿所述第一绝缘钝化层的金属化过孔;
在所述第一绝缘钝化层上形成金属引线,所述金属引线通过所述金属化过孔与所述压敏电阻电连接,以制备得到所述压力传感器。
在一些可选地实施方式中,所述在所述压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构,包括:
在所述介质隔离环内形成第二绝缘钝化层,以在所述压敏电阻侧壁形成介质隔离杯侧部;
在所述介质隔离环底部、所述压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,所述第三绝缘钝化层为介质隔离杯底部;其中,
所述介质隔离杯底部和所述介质隔离杯侧部共同组成所述介质隔离杯结构。
在一些可选地实施方式中,所述在所述介质隔离环底部、所述压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,包括:
对所述第二绝缘钝化层的底部进行刻蚀,以获得元素注入窗口;
利用所述元素注入窗口,对所述第二绝缘钝化层下方以及所述压敏电阻两侧下方进行多次不同角度注入氧元素;
在氧气氛围下进行推进退火,使所述压敏电阻下方的氧连通在一起,以形成所述第三绝缘钝化层。
在一些可选地实施方式中,所述多次不同角度注入氧元素包括:
先垂直衬底0°入射角注入,通过调节离子注入能量10kev~1Mkev,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密;
接着进行垂直衬底45°入射角注入,通过调节离子注入能量,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密。
在一些可选地实施方式中,所述包井缓冲层与所述压敏电阻同型,并且,所述包井缓冲层的掺杂浓度与所述压敏电阻的离子浓度之间具有预设的匹配关系。
在一些可选地实施方式中,所述包井缓冲层的掺杂浓度比所述压敏电阻的离子浓度小至少两个数量级。
在一些可选地实施方式中,所述包井缓冲层的掺杂浓度范围为3*1016~5*1016/cm3,所述压敏电阻的离子浓度范围为3*1018~5*1018/cm3
本发明的另一个方面,提供一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器,所述压力传感器包括:
衬底;
包井缓冲层,所述包井缓冲层设置在所述衬底沿其厚度方向的一侧;
压敏电阻,所述压敏电阻设置在所述包井缓冲层中;
介质隔离杯结构,所述介质隔离杯结构围设在所述压敏电阻四周;
第一绝缘钝化层,所述第一绝缘钝化层设置在所述包井缓冲层和所述压敏电阻上,并且所述第一绝缘钝化层上设置有贯穿其厚度的金属化过孔;
金属引线,所述金属引线设置在所述第一绝缘钝化层上,并通过所述金属化过孔与所述压敏电阻电连接。
在一些可选地实施方式中,所述介质隔离杯结构包括介质隔离杯侧部和介质隔离杯底部;
所述介质隔离杯侧部设置在所述压敏电阻侧壁和包井缓冲层侧壁之间,所述介质隔离杯底部设置在所述压敏电阻和所述衬底之间。
在一些可选地实施方式中,所述包井缓冲层与所述压敏电阻同型,并且,所述包井缓冲层的掺杂浓度与所述压敏电阻的浓度之间具有预设的匹配关系。
本发明提供的一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器及其制备方法,在衬底上形成包井缓冲层,在包井缓冲层中形成压敏电阻层,对压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻以及环绕压敏电阻设置的介质隔离环,在压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构,在包井缓冲层和压敏电阻上形成第一绝缘钝化层,以及形成贯穿第一绝缘钝化层的金属化过孔,在第一绝缘钝化层上形成金属引线,金属引线通过金属化过孔与压敏电阻电连接,以制备得到压力传感器。因此,本发明能够缓冲外界环境变化带来的影响,大大提高器件的可靠性。另外,本发明由于采用了介质隔离杯结构,压敏电阻的漏电通道被阻绝,因此可以有效减少电流泄漏,提高可靠性。同时,该介质隔离杯结构和包井缓冲层结合,可以使该结构在180℃以上的高温稳定工作,成本低,可靠性高。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器的制备方法的流程图;
图2为本发明另一实施例的一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器的结构示意图;
图3为图2所示的介质隔离杯结构的俯视图;
图4为图2所示的介质隔离杯结构的剖面图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明的一个方面,如图1所示,提供一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器的制备方法S100,方法S100包括:
S110、提供衬底。
示例性的,一并结合图2,提供一衬底110,在本步骤中,衬底110可以是N型硅衬底,衬底110的厚度范围可以为300um~600um,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他类型的衬底和其他厚度范围,本实施例对此并不限制。
S120、在所述衬底上形成包井缓冲层。
示例性的,在本步骤中,如图2所示,可以利用外延生长技术,在衬底110上外延生长包井缓冲层120,该包井缓存层120的厚度范围可以为1 um ~50um,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他厚度范围或者采用其他方法在衬底110上形成包井缓冲层120,本实施例对此并不限制。
在本步骤中,采用外延生长技术,包井缓冲层的电阻率可以得到精确控制,均匀性好,从而可以有效提高电阻的一致性,电阻精度可达千分之一以内。
S130、在所述包井缓冲层中形成压敏电阻层。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以在包井缓冲层120的中央区域采用离子注入工艺形成压敏电阻层,当然,除了采用离子注入工艺形成压敏电阻层以外,本领域技术人员还可以采用其他工艺形成该压敏电阻层。
S140、对所述压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻以及环绕所述压敏电阻设置的介质隔离环。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以利用干法刻蚀技术对压敏电阻层的侧边进行刻蚀,得到压敏电阻130以及环绕压敏电阻130设置的介质隔离环(图中并未标号),或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他方法对压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻130以及环绕压敏电阻130设置的介质隔离环,本实施例对此并不限制。
S150、在所述压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以在压敏电阻130的四周利用炉管热氧化或者LPSIN沉积绝缘钝化层,以形成介质隔离杯结构140,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他方法在压敏电阻130的四周形成介质隔离杯结构140,本实施例对此并不限制。
在本步骤中,由于采用了介质隔离杯结构,压敏电阻的漏电通道被阻绝,可以有效减少器件的电流泄漏,提高可靠性。同时,该介质隔离杯结构和上述包井缓冲层结合,可以使该结构在180℃以上的高温稳定工作,成本低,可靠性高。
S160、在所述包井缓冲层和所述压敏电阻上形成第一绝缘钝化层,以及形成贯穿所述第一绝缘钝化层的金属化过孔。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以利用CVD或者炉管热氧,在包井缓冲层120和压敏电阻130上生长一层氧化硅绝缘层,厚度范围可以为100nm~2um,从而形成第一绝缘钝化层150,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他厚度范围或者采用其他方法在包井缓冲层120和压敏电阻130上形成第一绝缘钝化层150,本实施例对此并不限制。在本步骤中,可以利用干法刻蚀技术形成贯穿第一绝缘钝化层150的金属化过孔(图中并未标号),或者,也可以选择其他方法形成贯穿第一绝缘钝化层150的金属化过孔,本实施例对此并不限制。
S170、在所述第一绝缘钝化层上形成金属引线,所述金属引线通过所述金属化过孔与所述压敏电阻电连接,以制备得到所述压力传感器。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以利用干法刻蚀或者湿法刻蚀技术,在第一绝缘钝化层150上形成金属引线160,金属引线160可以是铝、铜、铝硅铜、钨等材质,也可以是其他材质,本实施例对此并不限制。金属引线160可以通过粘附层(图中并未示出)与第一绝缘钝化层150相连接,粘附层的材质可以是钛、氮化钛、钛钨合金、铬、钽、氮化钽等材质,也可以是其他材质,粘附层的厚度范围可以是100nm~5um,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择合适的粘附层材质或者厚度范围,或者选择其他方法在第一绝缘钝化层上形成金属引线,本实施例对此并不限制。金属引线可以通过金属化过孔与压敏电阻电连接,从而制备得到压力传感器。
示例性的,为了提高压力传感器的灵敏度和散热性能,如图2所示,还可以利用各向异性腐蚀技术,在衬底110的背面腐蚀出背腔111,对于背腔111的尺寸以及形状并没有作出限定,本领域技术人员可以根据实际需要进行制作。
本实施例的具有四周介质隔离杯结构的压力传感器的制备方法,在衬底上形成包井缓冲层,在包井缓冲层中形成压敏电阻层,对压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻以及环绕压敏电阻设置的介质隔离环,在压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构,在包井缓冲层和压敏电阻上形成第一绝缘钝化层,以及形成贯穿第一绝缘钝化层的金属化过孔,在第一绝缘钝化层上形成金属引线,金属引线通过金属化过孔与压敏电阻电连接,以制备得到压力传感器。因此,本实施例能够缓冲外界环境变化带来的影响,大大提高器件的可靠性。另外,本实施例由于采用了介质隔离杯结构,压敏电阻的漏电通道被阻绝,因此可以有效减少器件的电流泄漏,提高可靠性。同时,该介质隔离杯结构和上述包井缓冲层结合,可以使该结构在180℃以上的高温稳定工作,成本低,可靠性高。
在一些可选地实施方式中,步骤S150在压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构,包括:
在所述介质隔离环内形成第二绝缘钝化层,以在所述压敏电阻侧壁形成介质隔离杯侧部。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以在介质隔离环内利用炉管热氧化或者LPSIN沉积,形成第二绝缘钝化层,该第二绝缘钝化层紧邻压敏电阻130侧壁,该第二绝缘钝化层即为介质隔离杯侧部141。当然,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择采用其他方式在介质隔离环内形成第二绝缘钝化层,本实施例对此并不限制。第二绝缘钝化层的厚度范围可以为100nm~5um,或者,第二绝缘钝化层的厚度范围也可以为其他数值,本实施例对此并不限制。
在所述介质隔离环底部、所述压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,所述第三绝缘钝化层为介质隔离杯底部;其中,所述介质隔离杯底部和所述介质隔离杯侧部共同组成所述介质隔离杯结构。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以利用干法刻蚀技术,在第二绝缘钝化层的底部开一个口,之后可以通过该开口在介质隔离环底部、压敏电阻130底部高浓度注入氧元素,以形成第三绝缘钝化层,该第三绝缘钝化层即为介质隔离杯底部142,并且,介质隔离杯底部142与介质隔离杯侧部141共同组成介质隔离杯结构140。当然,也可以采用其他方法在介质隔离环底部、压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,本实施例对此并不限制。
在一些可选地实施方式中,在所述介质隔离环底部、所述压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,包括:
对所述第二绝缘钝化层的底部进行刻蚀,以获得元素注入窗口。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以利用干法刻蚀技术对第二绝缘钝化层的底部进行刻蚀,以获得元素注入窗口,也可以采用其他方法对第二绝缘钝化层的底部进行刻蚀,本实施例对此并不限制。
利用所述元素注入窗口,对所述第二绝缘钝化层下方以及所述压敏电阻两侧下方进行多次不同角度注入氧元素。
示例性的,如图2所示,在本步骤中,可以利用元素注入窗口分别从正向角度、反向角度等多角度对第二绝缘钝化层下方以及压敏电阻130两侧下方注入氧元素,本实施例对此并不限制。
在氧气氛围下进行推进退火,使所述压敏电阻下方的氧连通在一起,以形成所述第三绝缘钝化层。
示例性的,如图2所示,在氧气氛围下进行推进退火,退火温度范围可以为1000度~1100度,从而使压敏电阻130下方的氧连通在一起,生成氧化硅,从而形成第三绝缘钝化层,当然,也可以选择其他退火温度范围或者其他方式形成第三绝缘钝化层,本实施例对此并不限制。
在一些可选地实施方式中,所述多次不同角度注入氧元素包括:
先垂直衬底0°入射角注入,通过调节离子注入能量10kev~1Mkev,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密;
接着进行垂直衬底45°入射角注入,通过调节离子注入能量,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密。
示例性的,可以先垂直衬底0°入射角注入,选取注入能量为10kev~1Mkev中的任一值的离子进行多次注入,比如离子注入能量可以是10kev,也可以是20kev等等,本实施例对此并不限制。接着可以进行垂直衬底45°入射角注入,选取不同注入能量的离子进行多次注入。本实施例对注入的次数并没有具体限制,本领域技术人员可以根据需要选择合适的注入次数。本实施例通过调节离子注入能量多次不同角度注入氧元素,可以使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,使后续推进退火的氧化层均匀和致密,从而提高器件的击穿电压。
在一些可选地实施方式中,如图2所示,所述包井缓冲层120与所述压敏电阻130同型,并且,所述包井缓冲层120的掺杂浓度与所述压敏电阻130的离子浓度之间具有预设的匹配关系。
示例性的,如图2所示,包井缓冲层120与压敏电阻130可以均采用P型,也可以均采用N型等等,本实施例对此并不限制。示例性的,包井缓冲层120的掺杂浓度与压敏电阻130的离子浓度之间可以相差一定的数量级,比如可以相差两个数量级,或者三个数量级等等,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他预设的匹配关系,本实施例对此并不限制。
本实施例的包井缓冲层与压敏电阻同型,并且,包井缓冲层的掺杂浓度与压敏电阻的离子浓度之间具有预设的匹配关系,当外界环境发生温度等变化时,该包井缓冲层能够缓冲环境变化的影响,大大提高器件的可靠性。当采用惠斯通电桥工作时,四个压敏电阻载流子的均匀性、一致性会非常好,零点输出小,重复性和迟滞型好,可靠性高。
在一些可选地实施方式中,如图2所示,所述包井缓冲层120的掺杂浓度比所述压敏电阻130的离子浓度小至少两个数量级。
示例性的,如图2所示,包井缓冲层120的掺杂浓度比压敏电阻130的离子浓度可以小两个数量级,也可以小三个数量级等等,例如,当包井缓冲层的掺杂浓度为3*1016~5*1016/cm3时,压敏电阻的离子浓度可以为3*1018~5*1018/cm3或者3*1019~5*1019/cm3等等,本实施例对此并不限制。
本发明的另一个方面,如图2所示,提供一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器100,该压力传感器100可以采用前文记载的制备方法制作形成,具体可以参考前文相关记载,在此不作赘述。该压力传感器100包括衬底110、包井缓冲层120、压敏电阻130、介质隔离杯结构140、第一绝缘钝化层150以及金属引线160。
示例性的,如图2所示,衬底110可以是N型硅衬底或者P型硅衬底,厚度范围可以为300um~600um,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他类型的衬底或者其他厚度范围,本实施例对此并不限制。包井缓冲层120设置在衬底110沿其厚度方向的一侧,包井缓冲层120可以是利用外延技术形成的P型包井缓冲层,也可以是其他类型的包井缓冲层,本实施例对此并不限制。压敏电阻130设置在包井缓冲层120中,压敏电阻130是一种具有非线性伏安特性的电阻器件,主要用于在电路承受过压时进行电压钳位,吸收多余的电流以保护敏感器件,压敏电阻130可以是碳化硅压敏电阻、金属氧化物压敏电阻或者其他类型的压敏电阻,本实施例对此并不限制。
示例性的,如图2至图4所示,介质隔离杯结构140围设在压敏电阻130四周。介质隔离杯结构140可以是利用炉管热氧化或者LPSIN沉积形成的绝缘钝化层,也可以是利用其他方法形成的绝缘钝化层,本实施例对此并不限制。介质隔离杯结构140可以包括介质隔离杯侧部141和介质隔离杯底部142,也可以包括其他部分,本实施例对此并不限制。
示例性的,如图2所示,第一绝缘钝化层150设置在包井缓冲层120和压敏电阻130上,并且第一绝缘钝化层150上设置有贯穿其厚度的金属化过孔(图中并未标号)。第一绝缘钝化层150可以是利用CVD或者炉管热氧形成的氧化硅绝缘层,也可以是其他类型的绝缘钝化层,本实施例对此并不限制。金属引线160设置在第一绝缘钝化层150上,并通过金属化过孔与压敏电阻130电连接。金属引线160可以是铝、铜、铝硅铜、钨等材质,也可以是其他材质,本实施例对此并不限制。金属引线160可以通过粘附层与第一绝缘钝化层150相连接,粘附层的材质可以是钛、氮化钛、钛钨合金、铬、钽、氮化钽等材质,也可以是其他材质,粘附层的厚度可以是100nm~5um,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他粘附层材质及厚度,或者其他方式使金属引线设置在第一绝缘钝化层上,本实施例对此并不限制。
本实施例的具有四周介质隔离杯结构的压力传感器,包括衬底、包井缓冲层、压敏电阻、介质隔离杯结构、第一绝缘钝化层以及金属引线。其中,包井缓冲层设置在衬底沿其厚度方向的一侧,压敏电阻设置在包井缓冲层中,介质隔离杯结构围设在压敏电阻四周,第一绝缘钝化层设置在包井缓冲层和压敏电阻上,并且第一绝缘钝化层上设置有贯穿其厚度的金属化过孔,金属引线设置在第一绝缘钝化层上,并通过金属化过孔与压敏电阻电连接。因此,本实施例提供的压力传感器能够缓冲外界环境变化带来的影响,大大提高器件的可靠性。另外,本实施例由于采用了介质隔离杯结构,压敏电阻的漏电通道被阻绝,因此可以有效减少电流泄漏,提高可靠性。同时,该介质隔离杯结构和包井缓冲层结合,可以使该结构在180℃以上的高温稳定工作,成本低,可靠性高。
在一些可选地实施方式中,如图2所示,介质隔离杯结构140包括介质隔离杯侧部141和介质隔离杯底部142。
示例性的,如图2所示,介质隔离杯侧部141设置在压敏电阻130侧壁和包井缓冲层120侧壁之间,介质隔离杯底部142设置在压敏电阻130和衬底110之间。
在一些可选地实施方式中,如图2所示,包井缓冲层120与压敏电阻130同型,并且,包井缓冲层120的掺杂浓度与压敏电阻130的浓度之间具有预设的匹配关系。
示例性的,包井缓冲层120与压敏电阻130可以均采用P型,也可以均采用N型等等,本实施例对此并不限制。示例性的,包井缓冲层120的掺杂浓度与压敏电阻130的离子浓度之间可以相差一定的数量级,比如可以相差两个数量级,或者三个数量级等等,或者,本领域技术人员还可以根据实际需要,选择其他预设的匹配关系,本实施例对此并不限制。
本实施例的包井缓冲层与压敏电阻同型,并且,包井缓冲层的掺杂浓度与压敏电阻的离子浓度之间具有预设的匹配关系,当外界环境发生温度等变化时,该包井缓冲层能够缓冲环境变化的影响,大大提高器件的可靠性。当采用惠斯通电桥工作时,四个压敏电阻载流子的均匀性、一致性会非常好,零点输出小,重复性和迟滞型好,可靠性高。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
提供衬底,其中,所述衬底为N型硅衬底;
在所述衬底上形成包井缓冲层,其中,所述包井缓冲层利用外延生长技术形成,并且,所述包井缓冲层为P型;
在所述包井缓冲层中形成压敏电阻层;
对所述压敏电阻层进行刻蚀,得到压敏电阻以及环绕所述压敏电阻设置的介质隔离环;
在所述压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构;
在所述包井缓冲层和所述压敏电阻上形成第一绝缘钝化层,以及形成贯穿所述第一绝缘钝化层的金属化过孔;
在所述第一绝缘钝化层上形成金属引线,所述金属引线通过所述金属化过孔与所述压敏电阻电连接,以制备得到所述压力传感器;
所述在所述压敏电阻的四周形成介质隔离杯结构,包括:
先在所述介质隔离环内形成第二绝缘钝化层,以在所述压敏电阻侧壁形成介质隔离杯侧部;
之后,在所述介质隔离环底部、所述压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,所述第三绝缘钝化层为介质隔离杯底部;其中,
所述介质隔离杯底部和所述介质隔离杯侧部共同组成所述介质隔离杯结构;
所述在所述介质隔离环底部、所述压敏电阻底部形成第三绝缘钝化层,包括:
对所述第二绝缘钝化层的底部进行刻蚀,以获得元素注入窗口;
利用所述元素注入窗口,对所述第二绝缘钝化层下方以及所述压敏电阻两侧下方进行多次不同角度注入氧元素;
在氧气氛围下进行推进退火,使所述压敏电阻下方的氧连通在一起,以形成所述第三绝缘钝化层;
所述多次不同角度注入氧元素包括:
先垂直衬底0°入射角注入,通过调节离子注入能量10keV~1MkeV,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密;
接着进行垂直衬底45°入射角注入,通过调节离子注入能量,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述包井缓冲层与所述压敏电阻同型,并且,所述包井缓冲层的掺杂浓度与所述压敏电阻的离子浓度之间具有预设的匹配关系。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述包井缓冲层的掺杂浓度比所述压敏电阻的离子浓度小至少两个数量级。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述包井缓冲层的掺杂浓度范围为3*1016~5*1016/cm3,所述压敏电阻的离子浓度范围为3*1018~5*1018/cm3
5.一种具有四周介质隔离杯结构的压力传感器,其特征在于,所述压力传感器包括:
衬底,其中,所述衬底为N型硅衬底;
包井缓冲层,所述包井缓冲层设置在所述衬底沿其厚度方向的一侧,其中,所述包井缓冲层是利用外延技术形成的P型包井缓冲层;
压敏电阻,所述压敏电阻设置在所述包井缓冲层中;
介质隔离杯结构,所述介质隔离杯结构围设在所述压敏电阻四周;
第一绝缘钝化层,所述第一绝缘钝化层设置在所述包井缓冲层和所述压敏电阻上,并且所述第一绝缘钝化层上设置有贯穿其厚度的金属化过孔;
金属引线,所述金属引线设置在所述第一绝缘钝化层上,并通过所述金属化过孔与所述压敏电阻电连接;
所述介质隔离杯结构包括介质隔离杯侧部和介质隔离杯底部;
所述介质隔离杯侧部设置在所述压敏电阻侧壁和包井缓冲层侧壁之间,所述介质隔离杯底部设置在所述压敏电阻和所述衬底之间;
所述介质隔离杯底部通过以下方式形成:
先垂直衬底0°入射角注入,通过调节离子注入能量10keV~1MkeV,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密;
接着进行垂直衬底45°入射角注入,通过调节离子注入能量,多次注入使衬底表面一定深度范围的氧元素比较均匀,以使得后续推进退火的氧化层均匀和致密。
6.根据权利要求5所述的压力传感器,其特征在于,所述包井缓冲层与所述压敏电阻同型,并且,所述包井缓冲层的掺杂浓度与所述压敏电阻的浓度之间具有预设的匹配关系。
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