CN1929086A - 硅soi基片上制造检测磁场/压力mosfet的方法 - Google Patents

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CN1929086A CN 200610135874 CN200610135874A CN1929086A CN 1929086 A CN1929086 A CN 1929086A CN 200610135874 CN200610135874 CN 200610135874 CN 200610135874 A CN200610135874 A CN 200610135874A CN 1929086 A CN1929086 A CN 1929086A
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本发明涉及一种在SOI基片上制造可以同时检测磁场和压力的MOSFET工艺方法。尤其是该方法所采用的微电子制造工艺与半导体集成电路工艺相兼容。本发明提供一种采用纳米硅/单晶硅异质结作为MOSFET漏和源的磁场和压力同时检测多功能器件的制造方法。本发明的制造方法所采用的工艺方案是：在SOI硅片上，采用CMOS技术和PECVD方法在SOI表面的Si层上制造具有纳米硅/单晶硅异质结漏和源的SOI MAG－MOSFET，并将SOI MAG－MOSFET器件的背面硅衬底利用MEMS技术加工成硅杯结构，使制造的器件成为在检测磁场的同时又能检测压力的多功能传感器。在SOI硅片上研制MAG－SOI MOSFET多功能压/磁传感器集纳米硅/单晶硅异质结和SOI MOSFET的共同优点，具有很好的温度稳定性、寄生电容小、功耗低、可靠性高，耐恶劣环境，抗辐射、寿命长等优点。本发明的制造方法有益效果是将性能优秀的纳米硅/单晶硅异质结作为MOSFET的漏和源，又将制造的器件结构与硅杯结构相结合，使制造的器件成为在检测磁场的同时又能检测压力的多功能传感器，结构简单，制造方法与集成电路工艺相兼容。

Description

硅SOI基片上制造检测磁场/压力MOSFET的方法
本发明涉及一种在SOI基片上制造可以同时检测磁场和压力的MOSFET工艺方法。尤其是该方法所采用的微电子制造工艺与半导体集成电路工艺相兼容。
目前，《Semiconductor Devices and Integrated Electronics》和Sensors and Actuators杂志中一些报道给出公知的在SOI基片上制造可以检测磁场MOSFET工艺方法是在SOI基片表面采用光刻方法刻蚀出MOSFET的源区和漏区窗口，再采用高温扩散的方法在源区和漏区窗口内的P型硅扩磷后形成N+P结，然后在源区和漏区之间的SiO2绝缘层上面采用蒸镀金属膜的方法形成栅极，最后在MOSFET的沟道两个侧面的靠中间位置上采用光刻方法刻蚀出MOSFET沟道的霍尔电极窗口，然后采用蒸镀金属膜的方法形成欧姆接触电极，制造出的可以检测磁场的MOSFET称为MAG-MOSFET。但是，MAG-MOSFET还没有采用纳米硅/单晶硅异质结来制造源区和漏区，国内外研究机构目前的主要研究目标限于构成纳米硅薄膜以及纳米硅/单晶硅异质结方面开展了本身材料特性、制造技术和异质结的能带图、载流子在异质结中的输运过程、异质结的光电特性等方面，以及各种SOI-MOSFET制造与相关性能研究。
为了进一步提高SOI-MOSFET的性能和克服MAG-MOSFET只能检测磁场的不足，本发明提供一种采用纳米硅/单晶硅异质结作为MOSFET漏和源的磁场和压力同时检测多功能器件的制造方法。
本发明的制造方法所采用的工艺方案是：在SOI硅片上，采用CMOS技术和PECVD方法在SOI表面的Si层上制造具有纳米硅/单晶硅异质结漏和源的SOI MAG-MOSFET，并将SOIMAG-MOSFET器件的背面硅衬底利用MEMS技术加工成硅杯结构，使制造的器件成为在检测磁场的同时又能检测压力的多功能传感器。在SOI硅片上研制MAG-SOI MOSFET多功能压/磁传感器集纳米硅/单晶硅异质结和SOI MOSFET的共同优点，具有很好的温度稳定性、寄生电容小、功耗低、可靠性高，耐恶劣环境，抗辐射、寿命长等优点。
本发明的制造方法有益效果是将性能优秀的纳米硅/单晶硅异质结作为MOSFET的漏和源，又将制造的器件结构与硅杯结构相结合，使制造的器件成为在检测磁场的同时又能检测压力的多功能传感器，结构简单，制造方法与集成电路工艺相兼容。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺原理图。
图2是本发明的第一个实施例制造的器件结构剖面图。
图3是图2的俯视图。
在图2中，1.MAG-SOI MOSFET多功能压/磁传感器纳米硅/单晶硅异质结源区，2.MAG-SOIMOSFET多功能压/磁传感器纳米硅/单晶硅异质结漏区，3.霍尔输出电极，4.霍尔输出电极，5，MAG-SOI MOSFET多功能压/磁传感器栅极，6.SOI基片的P型硅薄膜材料，7.SOI基片内部的SiO2材料，8.在SOI基片表面热生长的SiO2材料。
制造可以同时检测磁场和压力的MOSFET工艺方法具体实施方式之一
在图2所示的实施例中，选用的材料是经过双面抛光的高阻P型或N型<100>晶向SOI硅基片，采用IC常规硅片清洗工艺对选用的SOI硅基片进行清洗后，放进高温氧化炉进行SOI硅基片的双面氧化，形成具有一定厚度的二氧化硅层8，然后在SOI硅基片的背面光刻出硅杯窗口，将光刻好的SOI硅基片放进EPW各向异性腐蚀设备中进行深槽刻蚀，一直刻蚀到SOI基片内部的SiO2材料时自动停止腐蚀。将腐蚀出硅杯的SOI基片上表面光刻出MOSFET的源区、漏区，将用光刻方法刻出具有MOSFET的源区、漏区孔铜掩膜薄板放置在SOI基片上表面，在显微镜下将SOI基片上表面刻出的窗口与铜掩膜薄板中刻出的孔对准后用夹具夹好后，放进磁控溅射设备中溅射制备纳米后的源区1和漏区2，然后再放入高温炉中对纳米硅/单晶硅异质结进行退火，再光刻两个霍尔电极输出区的窗口之后，在制备好的SOI硅基片上真空镀铝膜，再反刻铝，形成源区电极1和漏区电极2、两个霍尔电极3和4以及MAG-SOI MOSFET多功能压/磁传感器栅极5，然后将制备好的SOI硅基片放进高温炉中加温到410℃十分中进行合金化，以确保两个铝霍尔电极与硅衬底形成欧姆接触。最后进行划片并封装测试。
制造可以同时检测磁场和压力的MOSFET工艺方法具体实施方式之二
在图2所示的实施例中，选用的材料是经过双面抛光的高阻P型或N型<100>晶向SOI硅基片，采用IC常规硅片清洗工艺对选用的SOI硅基片进行清洗后，放进高温氧化炉进行SOI硅基片的双面氧化，形成具有一定厚度的二氧化硅层8，将SOI基片上表面光刻出MOSFET的源区、漏区，再用光刻方法刻出具有MOSFET的源区、漏区孔铜掩膜薄板放置在SOI基片上表面，在显微镜下将SOI基片上表面刻出的窗口与铜掩膜薄板中刻出的孔对准后用夹具夹好后，放进磁控溅射设备中溅射制备纳米后的源区1和漏区2，然后再放入高温炉中对纳米硅/单晶硅异质结进行退火，再光刻两个霍尔电极输出区的窗口之后，在制备好的SOI硅基片上真空镀铝膜，再反刻铝，形成源区电极1和漏区电极2、两个霍尔电极3和4以及MAG-SOIMOSFET多功能压/磁传感器栅极5，然后将制备好的SOI硅基片放进高温炉中加温到410℃十分中进行合金化，以确保两个铝霍尔电极与硅衬底形成欧姆接触。最后进行在SOI硅基片的背面光刻出硅杯窗口，对制备好的SOI硅基片上表面涂航空胶进行保护，将保护好的SOI硅基片放进EPW各向异性腐蚀设备中进行深槽刻蚀，一直刻蚀到SOI基片内部的SiO2材料时自动停止腐蚀。采用最后制备硅杯的工艺路线也可以在等离子深槽刻蚀机中进行。最后划片并封装测试。

Claims (3)

1.一种在SOI基片上制造可以同时检测磁场和压力的MOSFET工艺方法，其特征是：在SOI硅片上，采用CMOS技术和PECVD方法在SOI表面的Si层上制造具有纳米硅/单晶硅异质结漏和源的SOI MAG-MOSFET，并将SOI MAG-MOSFET器件的背面硅衬底利用MEMS技术加工成硅杯结构，使制造的器件成为在检测磁场的同时又能检测压力的多功能传感器。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，SOI硅片上表面的硅薄膜即可以是P型硅，也可以是N型硅。在SOI表面的Si层上制造具有纳米硅/单晶硅异质结漏和源的方法即可以是PECVD方法，也可以采用化学淀积的方法制备。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，将SOI MAG-MOSFET器件的背面硅衬底利用MEMS技术加工成硅杯结构，即可以采用湿法深槽刻蚀，也可以采用干法刻蚀。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104714160A (zh) * 2015-03-27 2015-06-17 江苏峰工电气科技有限公司 多功能传感器及其在gis放电和微水含量检测方面的应用
CN104898074A (zh) * 2014-03-06 2015-09-09 美格纳半导体有限公司 埋入式磁传感器
CN105258738A (zh) * 2015-11-26 2016-01-20 黑龙江大学 一种压力/二维磁场单片集成传感器

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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