CN116242246A - 一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法 - Google Patents

一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法 Download PDF

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CN116242246A CN202310532191.5A CN202310532191A CN116242246A CN 116242246 A CN116242246 A CN 116242246A CN 202310532191 A CN202310532191 A CN 202310532191A CN 116242246 A CN116242246 A CN 116242246A
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Abstract

本发明属于压力传感器技术领域,具体涉及一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法。所述半导体应变计采用全边框封闭式孔洞结构,并包括高阻硅衬底层、二氧化硅氧化层、两条电阻栅、三个铝压脚以及氮化硅绝缘钝化膜;其中,两条电阻栅由四条力敏电阻串联而成,力敏电阻由低压气相沉积法在二氧化硅氧化层表面上方生长的亚纳米硅晶体薄膜组成,亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间。本发明所得的应变计具有宽应用温度范围,如使用温度在‑60℃~+180℃且具备低温漂特性以及高稳定性。

Description

一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法
技术领域
本发明属于压力传感器技术领域,更具体地,涉及一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法。
背景技术
在3Mpa~200Mpa的压力传感器领域中,压力密封封装结构矛盾突出,一般使用的橡胶圈密封已无法满足高温高压下的应用,难以解决压力泄漏问题。目前国内外针对大量程的压力传感器/变送器有二种结构形式:一种是溅射膜结构、另一种是玻璃微熔应变计结构。溅射膜结构压力传感器/变送器的制作工艺复杂,工艺要求高,在成本上没有优势。而玻璃微熔技术工艺更容易实现批量生产,并具有同样的可靠性稳定性,且成本较低。玻璃微熔技术把二片半导体应变计,用玻璃胶先烧结在17-4PH不锈钢压力座上,构成惠斯顿电桥,再通过氩弧焊、电子束、高能激光束等工艺把压力座烧焊在不锈钢外壳的压力端口,当压力座背面的弹性膜区域内受到压力作用时,两个应变计形成的惠斯登电桥就会产生与应力成线性关系的电信号,该电信号经变送电路处理放大后送电脑中央处理器处理,再经执行器指挥各项动作,达到智能测量控制目的。
早期玻璃微熔传感器/变送器生产所有的半导体应变计均依靠进口应变计。2015年本公司的下属公司成功研制了一种半导体应变计,并申请了发明专利,公告号:CN105091730B《一种DSOI应变计及其制作方法》。该具有自主知识产权的半导体应变计,年产量可以达到1000万片,已经大量应用于各种传感器、变送器产品的生产。
随着应用领域的推广,因应市场的需求,发明新型的半导体应变计,以适用宽应用温度范围,如使用温度-60℃~+180℃,低温漂特性,高稳定性等已成为迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种新型的半导体应变计,以适用宽应用温度范围,如使用温度在-60℃~+180℃且具备低温漂特性以及高稳定性。
本发明的目的是提供一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计。
本发明的另一个目的是提供一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,所述半导体应变计采用全边框封闭式孔洞结构,并包括高阻硅衬底层、二氧化硅氧化层、两条电阻栅、三个铝压脚以及氮化硅绝缘钝化膜;
其中,所述两条电阻栅相互连接形成半桥惠斯顿测量电路,而每条电阻栅由四条力敏电阻成“弓”字形串联组成,每条横向排列的力敏电阻之间通过浓硼短路条串联起来,两条电阻栅的一端共同连接了一个铝压脚,三个铝压脚之间存在孔洞区,三个铝压脚以“品”字形围设于孔洞区周围,最终由所述半导体应变计的表面和侧面通过氮化硅绝缘钝化层进行包裹形成全边框封闭式孔洞结构;其中,高阻硅衬底层的上表面与下表面分别设置有上述二氧化硅氧化层。
进一步的,所述高阻硅衬底层的上表面的二氧化硅氧化层与下表面的二氧化硅氧化层的厚度相等。
上述技术方案对于厚度较薄的半导体应变计,由于其本身的硅材料韧性较差,易受应力作用断裂,而通过将整个应变计采用全边框封闭式结构,让应变计的每个结构相互连接支撑从而可以实现应变计结构的稳固性,然而,由于将应变计的每个结构相互连接后,不同的零部件相互之间的应力存在差异,因此在应变计中间通过将三个铝压脚以品字形分布,并且形成孔洞区,如此,可以有效保障在整个应变计的平面中心位置处,形成一个可以均匀且稳定缓解各个零部件相互之间的应力差异,起到较好的应力匀散作用,尤其是,能够防止全边框封闭式结构的应变计受到高温或低温影响,使不同零部件结构膨胀收缩不一致而导致应变计不同零部件连接处产生裂缝,同时能够防止全边框封闭式结构的应变计本身应力作用下产生裂痕。
其次,通过在高阻硅衬底层的上表面与下表面都形成一层二氧化硅氧化层,在结构上可以形成应力匹配,使应变计能够在自由状态下能够保持应力的平衡,应变计的结构稳定,电阻的阻值稳定;并且控制这层二氧化硅氧化层的厚度相等,能够保证应变计的平整度,从而克服因氧化层和硅单晶热膨胀系数的不匹配而造成应变计的不平整。
进一步的,所述力敏电阻的正面以及侧面都覆盖了氮化硅绝缘钝化膜。
上述技术方案通过将力敏电阻表面和侧面覆盖绝缘钝化膜,使力敏电阻和外界环境分离,有效保护力敏电阻的同时减少了力敏电阻受外界水汽、杂质或可动离子等的影响,同时提高应变计使用的温度范围。
进一步的,所述半导体应变计的内引线采用在掺浓硼的亚纳米硅晶体薄膜表面覆盖铝引线组成。
进一步的,所述力敏电阻之间的连接处都通过浓硼短路条连接。
上述技术方案通过在每条力敏电阻连接拐弯之间掺浓硼,能够达到降低负压阻效应。
进一步的,所述半导体应变计的厚度为9-12um。
进一步的,所述力敏电阻由亚纳米硅晶体薄膜组成,所述亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间。
上述技术方案通过亚纳米硅晶体薄膜作为应变计的电阻,可以消除传统扩散硅半导体应变计的P-N结结构,使应变计在高温工作时不会形成势垒区,应变计的阻抗稳定,温度系数低,使应变计能够满足在高温下使用。其次,亚纳米硅晶体薄膜还可以提高应变计的灵敏度。
进一步的,所述亚纳米硅晶体薄膜通过低压气相沉积法在二氧化硅氧化层表面上方生长而成。
上述技术方案通过采用低压气相沉积法制备的亚纳米硅晶体薄膜,能够让所得亚纳米硅晶体的晶粒更加均匀同时也可以生长出较薄的亚纳米硅晶体薄膜。
进一步的,所述力敏电阻的上层形成一层二氧化硅氧化层。
上述技术方案通过在力敏电阻上层形成一层低应力二氧化硅氧化层可以起到保护应变计电阻结构免受污染。
本发明还提供一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)取厚度400~600um的高阻硅晶圆作为牺牲层,然后将高阻硅晶圆表面氧化,在高阻硅晶圆上面结合另一个高阻硅晶圆,再用减薄机把上面的高阻硅晶圆减薄形成高阻硅衬底层;
(2)在高阻硅衬底层表面生长一层二氧化硅氧化层,并用低压气相沉积法生长亚纳米硅晶体薄膜;然后光刻浓硼区,带胶送离子注入,浓硼离子注入后,退火兼再分布,再光刻电阻区,带胶送离子注入,淡硼离子注入后,退火兼再分布;
(3)光刻引线孔、蒸铝、反刻、合金化,然后光刻孔洞区,带胶送干法刻蚀,ICP刻蚀深刻区10um至自终止,再去除表面光刻胶,沉积绝缘钝化层,然后光刻铝压脚,去除表面光刻胶,晶圆正面保护,腐蚀去除背面牺牲层,形成9-12um厚度半导体应变计。
有益效果:(1)本技术方案对于厚度较薄的半导体应变计,由于其本身的硅材料韧性较差,易受应力作用断裂,而通过将整个应变计采用全边框封闭式结构,让应变计的每个结构相互连接支撑从而可以实现应变计结构的稳固性,然而,由于将应变计的每个结构相互连接后,不同的零部件相互之间的应力存在差异,因此在应变计中间通过将三个铝压脚以品字形分布,并且形成孔洞区,如此,可以有效保障在整个应变计的平面中心位置处,形成一个可以均匀且稳定缓解各个零部件相互之间的应力差异,起到较好的应力匀散作用,尤其是,能够防止全边框封闭式结构的应变计受到高温或低温影响,使不同零部件结构膨胀收缩不一致而导致应变计不同零部件连接处产生裂缝,同时能够防止全边框封闭式结构的应变计本身应力作用下产生裂痕。
其次,通过在高阻硅衬底层的上表面与下表面都形成一层二氧化硅氧化层,在结构上可以形成应力匹配,使应变计能够在自由状态下能够保持应力的平衡,应变计的结构稳定,电阻的阻值稳定;并且控制这层二氧化硅氧化层的厚度相等,能够保证应变计的平整度,从而克服因氧化层和硅单晶热膨胀系数的不匹配而造成应变计的不平整。
(2)本技术方案通过将力敏电阻表面和侧面覆盖绝缘钝化膜,使力敏电阻和外界环境分离,有效保护力敏电阻的同时减少了力敏电阻受外界水汽、杂质或可动离子等的影响,同时提高应变计使用的温度范围。
(3)本技术方案通过在每条力敏电阻连接拐弯之间掺浓硼,能够达到降低负压阻效应。
(4)本技术方案通过亚纳米硅晶体薄膜作为应变计的电阻,可以消除传统扩散硅半导体应变计的P-N结结构,使应变计在高温工作时不会形成势垒区,应变计的阻抗稳定,温度系数低,使应变计能够满足在高温下使用。其次,亚纳米硅晶体薄膜还可以提高应变计的灵敏度。
(5)本技术方案通过采用低压气相沉积法制备的亚纳米硅晶体薄膜,能够让所得亚纳米硅晶体的晶粒更加均匀同时也可以生长出较薄的亚纳米硅晶体薄膜。
(6)本技术方案通过在力敏电阻上层形成一层低应力二氧化硅氧化层可以起到保护应变计电阻结构免受污染。
附图说明
图1为本发明的应变计俯视图。
图2为本发明的应变计剖面图。
图中:1-力敏电阻、2-浓硼短路条、3-铝压脚、4-氮化硅绝缘钝化层、5-孔洞区、6-高阻硅衬底层、7-第一二氧化硅氧化层、8-第二二氧化硅氧化层、9-第三二氧化硅氧化层。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
请参考图1至图2,一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,采用全边框封闭式孔洞结构,其包括两条电阻栅、三个铝压脚;其中,所述两条电阻栅相互连接形成半桥惠斯顿测量电路,而每条电阻栅由四条力敏电阻1成“弓”字形串联组成,每条横向排列的力敏电阻之间通过浓硼短路条2串联起来,所述两条电阻栅的一端共同连接了一个铝压脚3,三个铝压脚3之间存在孔洞区5,所述三个铝压脚3以“品”字形围设于孔洞区5周围,最后,所述半导体应变计的表面和侧面通过氮化硅绝缘钝化层4进行包裹形成封闭式结构。高阻硅衬底层6的上表面与下表面分别设置有上述二氧化硅氧化层。
所述二氧化硅氧化层包括第一二氧化硅氧化层7、第二二氧化硅氧化层8、第三二氧化硅氧化层9。所述高阻硅衬底层6的上表面的二氧化硅氧化层与下表面的二氧化硅氧化层的厚度相等。
进一步的,第二二氧化硅氧化层8设置于高阻硅衬底层6的上表面,第三二氧化硅氧化层9设置于高阻硅衬底层6的下表面。第二二氧化硅氧化层8与第三二氧化硅氧化层9的厚度相等。第一二氧化硅氧化层7位于力敏电阻1的上方。
实施例1
请参考图1-图2:
取厚度400um的高阻硅晶圆作为牺牲层,然后将高阻硅晶圆表面氧化得到厚度为100nm的第三二氧化硅氧化层9,并在第三二氧化硅氧化层9上面结合另一个高阻硅晶圆,再用减薄机把上面的高阻硅晶圆减薄至9um形成高阻硅衬底层6;
在高阻硅衬底层6表面生长一层厚度为100nm第二二氧化硅氧化层8,并在620℃的条件下采用低压气相沉积法在第二二氧化硅氧化层8上生长出厚度为600nm的亚纳米硅晶体薄膜力敏电阻1,让每条电阻栅由四条力敏电阻1成“弓”字形串联组成;然后光刻形成浓硼短路条2,让每条横向排列的力敏电阻1之间通过掺1×1016 cm-3浓硼短路条2串联起来,带胶送离子注入,浓硼离子注入后,通过RTP-200型快速退火炉以温度为900℃条件下快速退火12min兼再分布,然后涂胶光刻电阻区获得电阻图形,再带胶送3×1015 cm-3的淡硼离子注入,淡硼离子注入后,在1000℃条件下退火30min兼再分布,消除晶格缺陷;其中所述亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间;
最后光刻引线孔、蒸铝厚度为1.3um、反刻、内引线合金化,然后光刻出孔洞区5,带胶干法刻蚀,通过ICP刻蚀深刻区至10um后终止,得到孔洞结构,再清洗去除表面光刻胶,沉积氮化硅绝缘钝化层4,通过氮化硅绝缘钝化层4对应变计零部件之间进行包裹连接形成全边框封闭式结构,然后按照三个铝压脚3以“品”字形围设于孔洞区5周围的图形结构涂胶,再光刻三个铝压脚3,去除表面光刻胶,晶圆正面保护,然后腐蚀去除背面牺牲层,形成10um厚度的全边框封闭式孔洞结构的半导体应变计;
上述制作过程中涂胶厚度均控制在1.5um,二氧化硅氧化层厚度均控制在100nm。
实施例2
请参考图1-图2:
取厚度500um的高阻硅晶圆作为牺牲层,然后将高阻硅晶圆表面氧化得到厚度为600nm的第三二氧化硅氧化层9,并在第三二氧化硅氧化层9上面结合另一个高阻硅晶圆,再用减薄机把上面的高阻硅晶圆减薄至10um形成高阻硅衬底层6;
在高阻硅衬底层6表面生长一层厚度为600nm第二二氧化硅氧化层8,并在620℃的条件下采用低压气相沉积法在第二二氧化硅氧化层8上生长出厚度为100nm的亚纳米硅晶体薄膜力敏电阻1,让每条电阻栅由四条力敏电阻1成“弓”字形串联组成;然后光刻形成浓硼短路条2,让每条横向排列的力敏电阻1之间通过掺1×1016 cm-3浓硼短路条2串联起来,带胶送离子注入,浓硼离子注入后,通过RTP-200型快速退火炉以温度为1000℃条件下快速退火15min兼再分布,然后涂胶光刻电阻区获得电阻图形,再带胶送3×1015 cm-3的淡硼离子注入,淡硼离子注入后,在1100℃条件下退火35min兼再分布,消除晶格缺陷;其中所述亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间;
最后光刻引线孔、蒸铝厚度为1.2um、反刻、内引线合金化,然后光刻出孔洞区5,带胶干法刻蚀,通过ICP刻蚀深刻区至12um后终止,得到孔洞结构,再清洗去除表面光刻胶,沉积氮化硅绝缘钝化层4,通过氮化硅绝缘钝化层4对应变计零部件之间进行包裹连接形成全边框封闭式结构,然后按照三个铝压脚3以“品”字形围设于孔洞区5周围的图形结构涂胶,再光刻三个铝压脚3,去除表面光刻胶,晶圆正面保护,然后腐蚀去除背面牺牲层,形成12um厚度的全边框封闭式孔洞结构的半导体应变计;
上述制作过程中涂胶厚度均控制在1.0um,二氧化硅氧化层厚度均控制在600nm。
实施例3
请参考图1-图2:
取厚度600um的高阻硅晶圆作为牺牲层,然后将高阻硅晶圆表面氧化得到厚度为600nm的第三二氧化硅氧化层9,并在第三二氧化硅氧化层9上面结合另一个高阻硅晶圆,再用减薄机把上面的高阻硅晶圆减薄至7um形成高阻硅衬底层6;
在高阻硅衬底层6表面生长一层厚度为600nm第二二氧化硅氧化层8,并在620℃的条件下采用低压气相沉积法在第二二氧化硅氧化层8上生长出厚度为600nm的亚纳米硅晶体薄膜力敏电阻1,让每条电阻栅由四条力敏电阻1成“弓”字形串联组成;然后光刻形成浓硼短路条2,让每条横向排列的力敏电阻1之间通过掺1×1016 cm-3浓硼短路条2串联起来,带胶送离子注入,浓硼离子注入后,通过RTP-200型快速退火炉以温度为800℃条件下快速退火10min兼再分布,然后涂胶光刻电阻区获得电阻图形,再带胶送3×1015 cm-3的淡硼离子注入,淡硼离子注入后,在900℃条件下退火25min兼再分布,消除晶格缺陷;其中所述亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间;
最后光刻引线孔、蒸铝厚度为1.5um、反刻、内引线合金化,然后光刻出孔洞区5,带胶干法刻蚀,通过ICP刻蚀深刻区至12um后终止,得到孔洞结构,再清洗去除表面光刻胶,沉积氮化硅绝缘钝化层4,通过氮化硅绝缘钝化层4对应变计零部件之间进行包裹连接形成全边框封闭式结构,然后按照三个铝压脚3以“品”字形围设于孔洞区5周围的图形结构涂胶,再光刻三个铝压脚3,去除表面光刻胶,晶圆正面保护,然后腐蚀去除背面牺牲层,形成12um厚度的全边框封闭式孔洞结构的半导体应变计;
上述制作过程中涂胶厚度均控制在1.9um,二氧化硅氧化层厚度均控制在600nm。
实施例4
请参考图1-图2:
本实施例与实施例1相比,区别在于:浓硼离子注入与淡硼离子注入的先后顺序颠倒,先掺淡硼再掺浓硼,其余条件不变。
对比例1
请参考图1-图2:
本对比例与实施例1相比,区别在于:未进行光刻孔洞区,其余条件不变。
对比例2
请参考图1-图2:
本对比例与实施例1相比,区别在于:高阻硅衬底层的上表层第二二氧化硅氧化层8与下表层第三二氧化硅氧化层9的厚度不一样,其余条件不变。
对比例3
请参考图1-图2:
本对比例与实施例1相比,区别在于:
取厚度400um的高阻硅晶圆作为牺牲层,然后将高阻硅晶圆表面氧化得到厚度为100nm的第三二氧化硅氧化层9,并在第三二氧化硅氧化层9上面结合另一个高阻硅晶圆,再用减薄机把上面的高阻硅晶圆减薄至9um形成高阻硅衬底层6;
在高阻硅衬底层6表面生长一层厚度为100nm第二二氧化硅氧化层8,并在620℃的条件下采用低压气相沉积法在第二二氧化硅氧化层8上生长出厚度为600nm的亚纳米硅晶体薄膜力敏电阻1,让每条电阻栅由四条力敏电阻1成“弓”字形串联组成;然后光刻形成浓硼短路条2,让每条横向排列的力敏电阻之间通过掺1×1016 cm-3浓硼短路条2串联起来,带胶送离子注入,浓硼离子注入后,通过RTP-200型快速退火炉以温度为900℃条件下快速退火12min兼再分布,然后涂胶光刻电阻区获得电阻图形,再带胶送3×1015 cm-3的淡硼离子注入,淡硼离子注入后,在1000℃条件下退火30min兼再分布,消除晶格缺陷;其中所述亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间;
最后光刻引线孔、蒸铝厚度为1.3um、反刻、内引线合金化,然后光刻出孔洞区5,带胶干法刻蚀,通过ICP刻蚀深刻区至10um后终止,得到孔洞结构,再清洗去除表面光刻胶,沉积氮化硅绝缘钝化层4,使氮化硅绝缘钝化层4在下方横向“吕”字形的两个铝压脚3之间形成断层,未进行全边框封闭式连接,按照三个铝压脚3以“品”字形围设于孔洞区5周围的图形结构涂胶,然后光刻三个铝压脚3,去除表面光刻胶,晶圆正面保护,然后腐蚀去除背面牺牲层,形成10um厚度的半导体应变计;
上述制作过程中涂胶厚度均控制在1.5um,二氧化硅氧化层厚度均控制在100nm。
对实施例1-4及对比例1-3所得的应变计制作成玻璃微熔压力传感器进行性能测试,具体测试方法和测试结果如下所述:
零点温度系数:分别在25℃,100℃,160℃、170℃、190℃、180℃、190℃、200℃进行测试传感器0压力条件下的输出电压,计算传感器的零点温度系数;
灵敏度温度系数:分别在25℃,100℃,160℃、170℃、190℃、180℃、190℃、200℃进行测试传感器0压力和满压力条件下的输出电压,计算传感器的灵敏度温度系数;
具体测试结果如表1所示;
表1:产品性能测试结果
灵敏度温度系数%/℃ 零点温度系数%/℃
实施例1 -0.023 -0.023
实施例2 -0.025 -0.026
实施例3 -0.026 -0.023
实施例4 -0.027 -0.024
对比例1 -0.050 -0.032
对比例2 -0.045 -0.033
对比例3 -0.035 -0.030
由表1测试结果可知,本发明所得一种超薄型全边框耐高温半导体应变计的厚度仅10um左右,为了保证应变计的平整度,在应变计的正反面生长的氧化层厚度应保持一致。从而克服因氧化层和硅单晶热膨胀系数的不匹配而造成应变计的不平整。由于应变计使用全边框结构,并且设计应力匀散结构,应变计受到的应力平衡以及结构稳定,应变计刻蚀分离后具有较高的成品良率,成品良率达到90%以上。应变计的多晶硅电阻条底部有二氧化硅隔离,上表面和侧边均有绝缘钝化层结构,能够有效的解决一般PN结结构的高温漏电流问题,应变计可以在180℃下正常工作,且具有高温环境下稳定工作的优良特性,实际测试表明这种应变计采用微熔工艺制作的传感器在180℃高温下,无补偿的零点温度系数和灵敏度温度系数均能达到-0.023%/℃。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,采用全边框封闭式孔洞结构并包括高阻硅衬底层、二氧化硅氧化层、两条电阻栅、三个铝压脚以及氮化硅绝缘钝化膜;
其中,两条电阻栅相互连接形成半桥惠斯顿测量电路,而每条电阻栅由四条力敏电阻成“弓”字形串联组成,每条横向排列的力敏电阻之间通过浓硼短路条串联起来,两条电阻栅的一端共同连接了一个铝压脚,三个铝压脚之间存在孔洞区,三个铝压脚以“品”字形围设于孔洞区周围,最终由半导体应变计的表面和侧面通过氮化硅绝缘钝化层进行包裹形成全边框封闭式孔洞结构;其中,高阻硅衬底层的上表面与下表面分别设置有上述二氧化硅氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,高阻硅衬底层的上表面的二氧化硅氧化层与下表面的二氧化硅氧化层的厚度相等。
3.根据权利要求1所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,力敏电阻的正面以及侧面都覆盖了氮化硅绝缘钝化膜。
4.根据权利要求1所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,半导体应变计的内引线采用在掺浓硼的亚纳米硅晶体薄膜表面覆盖铝引线组成。
5.根据权利要求1所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,力敏电阻之间的连接处都通过浓硼短路条连接。
6.根据权利要求1所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,半导体应变计的厚度为9-12um。
7.根据权利要求1 所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,力敏电阻由亚纳米硅晶体薄膜组成,亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间。
8.根据权利要求7所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,亚纳米硅晶体薄膜通过低压气相沉积法在二氧化硅氧化层表面上方生长而成。
9.根据权利要求1所述的一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计,其特征在于,力敏电阻的上层形成一层二氧化硅氧化层。
10.一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)取厚度400~600um的高阻硅晶圆作为牺牲层,然后将高阻硅晶圆表面氧化,在高阻硅晶圆上面结合另一个高阻硅晶圆,再用减薄机把上面的高阻硅晶圆减薄形成高阻硅衬底层;
(2)在高阻硅衬底层表面生长一层二氧化硅氧化层,并用低压气相沉积法生长亚纳米硅晶体薄膜;然后光刻浓硼区,带胶送离子注入,浓硼离子注入后,退火兼再分布,再光刻电阻区,带胶送离子注入,淡硼离子注入后,退火兼再分布;
(3)光刻引线孔、蒸铝、反刻、合金化,然后光刻孔洞区,带胶送干法刻蚀,ICP刻蚀深刻区10um至自终止,再去除表面光刻胶,沉积绝缘钝化层,然后光刻铝压脚,去除表面光刻胶,晶圆正面保护,腐蚀去除背面牺牲层,形成9-12um厚度半导体应变计。
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