CN1948932A - 制作压力传感器的方法 - Google Patents
制作压力传感器的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1948932A CN1948932A CN 200510113600 CN200510113600A CN1948932A CN 1948932 A CN1948932 A CN 1948932A CN 200510113600 CN200510113600 CN 200510113600 CN 200510113600 A CN200510113600 A CN 200510113600A CN 1948932 A CN1948932 A CN 1948932A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- engage
- base material
- etch process
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 25
- 238000009940 knitting Methods 0.000 claims description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制作压力传感器的方法。所述方法包括提供一硅覆绝缘晶片，其包含有一单晶硅层、一绝缘层与一硅基材料层，且单晶硅层包含有一压力敏感元件。去除对应于压力敏感元件的硅基材料层与绝缘层，以形成一腔体。提供一接合基底，并利用一接合层接合硅基材料层与接合基底。
Description
技术领域
本发明涉及一种制作压力传感器的方法，尤其涉及一种将压力敏感元件制作于硅覆绝缘晶片上、利用反应性离子深蚀刻工艺形成压力传感器的腔体，并利用树脂类接合胶或玻璃胶(glass frit)接合硅覆绝缘晶片与接合基底的方法。
背景技术
压力传感器(pressure sensor)为微机电(MEMS)产品中常见的元件之一，而其中压阻式(piezoresistor)压力传感器更为目前最广为应用的压力传感器。请参考图1至图3，图1至图3为公知制作压阻式压力传感器的方法示意图。如图1所示，首先提供一外延晶片(epitaxy wafer)。上述外延晶片包含有一硅基材料层10，以及一位于硅基材料层10的表面的外延层12。接着在外延层12中制作出多个压电阻14，其中压电阻14通过连接导线(图未示)的电性连接而形成一惠斯顿电桥。
如图2所示，接着进行一各向异性湿蚀刻工艺，利用氢氧化钾(KOH)溶液由背面蚀刻硅基材料层10以形成一腔体16，并暴露出外延层12。如图3所示，随后提供一玻璃晶片18，并利用阳极接合方式接合硅基材料层10与玻璃晶片。
然而，上述公知制作压阻式压力传感器的方法仍具有尚待克服的缺点。首先，外延层12利用外延工艺形成于硅基材料层10的表面，而外延工艺不仅成本高同时成品率偏低，因此在外延层12的品质不佳的情况下，在蚀刻硅基材料层10时往往无法精确地停止于外延层12而产生过度蚀刻，使得外延层12中的元件受损。再者，公知方法利用氢氧化钾溶液制作腔体16，因此腔体16的侧壁具有约54.7度的夹角，如此一来将增加产生压阻式压力传感器的多余而无效的面积，进而使元件集成度降低。另外，公知方法所使用的玻璃晶片18必须满足以下二项条件。第一、玻璃晶片18必须含有固定成分的钠离子，方可采用阳极接合方式。第二、玻璃晶片18的热膨涨系数必须与硅基材料层10的热膨涨系数接近，以避免由于工艺温度的变化所导致的热应力。因此在必须使用满足上述二项条件的玻璃晶片18的情况下，成本将相对提高。此外，由于硅基材料层10与玻璃晶片18为异质材料，在后续进行切割工艺时必须使用特殊规格的切割刀，同时为了配合玻璃晶片18，硅基材料层10的切割速率(一般为30至40mm/sec)调降为玻璃晶片18的切割速度(一般为5至10mm/sec)，因此严重影响生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作压力传感器的方法，以提升工艺成品率与元件集成度，并使生产成本降低。
为达到上述目的，本发明提供了一种制作压力传感器的方法。上述方法包含有：提供一硅覆绝缘晶片，该硅覆绝缘晶片包含有一单晶硅层、一绝缘层与一硅基材料层，且该单晶硅层包含有一压力敏感元件；去除对应于该压力敏感元件的该硅基材料层与该绝缘层，以形成一腔体；以及提供一接合基底，并利用一接合层接合该硅基材料层与该接合基底。
为达上述目的，本发明提供了一种制作压力传感器的方法。上述方法包含有：提供一元件基底，且该元件基底的正面包含有一压力敏感元件；由该元件基底的背面去除对应该压力敏感元件的该元件基底以形成一腔体；以及提供一接合基底，并利用一接合层接合该元件基底与该接合基底，且该接合层包含有一树脂类接合胶或一玻璃胶。
为了使能更近一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1至图3为公知制作压阻式压力传感器的方法示意图。
图4至图8为本发明一优选实施例的制作压力传感器的方法示意图。
附图标记说明
10硅基材料层 12外延层
14压电阻 16腔体
18玻璃晶片 30硅基材料层
32绝缘层 34单晶硅层
36压电阻 38腔体
40接合基底 42接合层
44开口
具体实施方式
请参考图4至图8，图4至图8为本发明一优选实施例的制作压力传感器的方法示意图，其中本实施例以压阻式压力传感器为例说明本发明，且为清楚示出本发明的特征，在图中仅绘示出单一压力传感器。如图4所示，首先提供一硅覆绝缘晶片，作为一元件基底，且该硅覆绝缘晶片由下而上依次包含有一硅基材料层30、一绝缘层32(例如一氧化层)与一单晶硅层34。接着在单晶硅层34中制作压力敏感元件，其中压力敏感元件包含有利用离子注入等方式形成的多个压电阻36以及利用光刻与沉积技术形成的连接导线(图未示)等，其中压电阻36可将感测到的压力信号转换为电压信号，再通过连接导线形成惠斯顿电桥由此放大电压信号。
如图5所示，接着于硅基材料层30的背面形成一掩模图案(图未示)，再进行一各向异性干式蚀刻工艺，例如反应性离子深蚀刻工艺、感应耦合等离子体蚀刻工艺、电子回旋共振等离子体蚀刻工艺或X光蚀刻工艺等，蚀刻对应于压力敏感元件的硅基材料层30，并蚀刻停止于绝缘层32。如图6所示，随后进行另一蚀刻工艺，蚀刻暴露出的绝缘层32，并蚀刻停止于单晶硅层34，以形成一腔体38。值得说明的是，由于硅覆绝缘晶片的绝缘层32与单晶硅层30具有良好的蚀刻选择比，因此在蚀刻绝缘层34的过程中不致产生过度蚀刻而造成单晶硅层30受损，故可确保压力敏感元件的品质。此外，利用各向异性蚀刻工艺制作腔体38不必考虑元件基底的晶格方向，同时所制作出的腔体38具有垂直的侧壁，因此可有效缩减压力传感器的面积，进而提升元件集成度。
如图7所示，接着提供一接合基底40，并利用一接合层42将接合基底40与硅基材料层30接合，其中本实施例使用树脂类接合胶或玻璃胶作为接合层42的材料。若使用树脂类接合胶，例如UV胶、苯环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(polyimide)、环氧树脂(epoxy)、光致抗蚀剂或干膜(dry film)等作为接合层42的材料，则接合基底40可为任何材料的基底，例如玻璃基底、塑料基底、石英基底或半导体晶片等，特别是在此状况下，接合基底40可使用品质较差的晶片或是报废的晶片，故可大幅降低生产成本。若使用玻璃胶(含有玻璃粉末及溶剂的混合物，或含有玻璃成份的接着剂)作为接合层42的材料，除上述优点的外更可达到良好气密性接合的优点。此外值得说明的是，若接合基底40为硅晶片，由于其与硅基材料层30为同质材料，因此可避免使用玻璃基底所可能产生的热应力问题，并可于后续切割工艺中维持相同的切割速率。
另外，随着压力传感器的应用范围的不同，例如作为血压计用途的压力传感器所使用的接合基底40必须具备有开口。因此如图8所示，在接合基底40与硅基底层30接合后，继续进行一蚀刻工艺，以在接合基底40中形成一开口44。然而值得说明的是，形成开口44的步骤并不局限于腔体38形成之后方可进行。举例来说，也可先将接合基底40利用接合层42接合于硅基材料层30之后，再依次形成开口44与腔体38，特别是在接合基底40的材料为硅晶片的情况下，可利用同一各向异性干性蚀刻工艺一并去除以简化工艺步骤。此外，若接合基底40为塑料基底或玻璃基底，也可预先利用射出技术或机械加工等方式直接制作以节省成本与工艺时间(cycle time)。另外值得说明的是本发明制作压力传感器的方法并不限于制作压阻式压力传感器，而还可用于生产各式压力传感器或具有腔体的微机电元件等。
综上所述，本发明制作压力传感器的方法具有下列优点：
(1)使用硅覆绝缘晶片，可确保压力传感器的可靠度。
(2)利用各向异性干式蚀刻工艺制作腔体，可提升元件集成度。
(3)使用树脂类接合胶或玻璃胶，可提升接合基底材料选择上的弹性，进而避免热应力问题并降低成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (19)
1、一种制作一压力传感器的方法，包含有：
提供一硅覆绝缘晶片，所述硅覆绝缘晶片包含有一单晶硅层、一绝缘层与一硅基材料层，且所述单晶硅层包含有一压力敏感元件；
去除对应于所述压力敏感元件的所述硅基材料层与所述绝缘层，以形成一腔体；以及
提供一接合基底，并利用一接合层接合所述硅基材料层与所述接合基底。
2、如权利要求1所述的方法，其中去除对应于所述压力敏感元件的所述硅基材料层的步骤利用一各向异性干式蚀刻工艺完成。
3、如权利要求2所述的方法，其中所述各向异性干式蚀刻工艺包含有反应性离子深蚀刻工艺、感应耦合等离子体蚀刻工艺、电子回旋共振等离子体蚀刻工艺或X光蚀刻工艺。
4、如权利要求1所述的方法，其中所述绝缘层为一氧化层。
5、如权利要求1所述的方法，其中所述接合层为一树脂类接合胶。
6、如权利要求1所述的方法，其中所述接合层为一玻璃胶。
7、如权利要求1所述的方法，还包含有在接合所述硅基材料层与所述接合基底之后，再在所述接合基底中形成一对应于所述腔体的开口。
8、如权利要求1所述的方法，还包含有在接合所述硅基材料层与所述接合基底之前，先在所述接合基底中形成一对应于所述腔体的开口。
9、如权利要求1所述的方法，其中所述接合基底为一晶片。
10、如权利要求1所述的方法，其中所述接合基底包含有一玻璃基底、一塑料基底或一石英基底。
11、一种制作压力传感器的方法，包含有：
提供一元件基底，且所述元件基底的正面包含有一压力敏感元件；
由所述元件基底的背面去除对应所述压力敏感元件的所述元件基底以形成一腔体；以及
提供一接合基底，并利用一接合层接合所述元件基底与所述接合基底，且所述接合层包含有一树脂类接合胶或一玻璃胶。
12、如权利要求11所述的方法，其中所述元件基底为一硅覆绝缘晶片，其包含有一单晶硅层、一绝缘层与一硅基材料层，且所述压力敏感元件设于所述单晶硅层内。
13、如权利要求12所述的方法，其中形成所述腔体的步骤包含有去除对应于所述压力敏感元件的所述硅基材料层与所述绝缘层。
14、如权利要求13所述的方法，其中去除对应于所述压力敏感元件的所述硅基材料层的步骤利用一各向异性干式蚀刻工艺完成。
15、如权利要求14所述的方法，其中所述各向异性干式蚀刻工艺包含有反应性离子深蚀刻工艺、感应耦合等离子体蚀刻工艺、电子回旋共振等离子体蚀刻工艺或X光蚀刻工艺。
16、如权利要求11所述的方法，还包含有在接合所述元件基底与所述接合基底之后，再在所述接合基底中形成一对应于所述腔体的开口。
17、如权利要求11所述的方法，还包含有在接合所述元件基底与所述接合基底之前，先在所述接合基底中形成一对应于所述腔体的开口。
18、如权利要求11所述的方法，其中所述接合基底为一晶片。
19、如权利要求11所述的方法，其中所述接合基底包含有一玻璃基底、一塑料基底或一石英基底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510113600 CN1948932A (zh) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | 制作压力传感器的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510113600 CN1948932A (zh) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | 制作压力传感器的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1948932A true CN1948932A (zh) | 2007-04-18 |
Family
ID=38018512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200510113600 Pending CN1948932A (zh) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | 制作压力传感器的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1948932A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102285633A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-12-21 | 上海先进半导体制造股份有限公司 | 复合集成传感器结构及其制造方法 |
| CN101960276B (zh) * | 2007-10-30 | 2013-07-03 | 阿自倍尔株式会社 | 压力传感器及其制造方法 |
| CN103487178A (zh) * | 2013-09-16 | 2014-01-01 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | 一种高倍过载1KPa硅微压传感器芯片及制造方法 |
| CN104071744A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-01 | 上海天英微系统科技有限公司 | 压力传感器的制作方法以及压力传感器 |
| CN105645348A (zh) * | 2014-11-26 | 2016-06-08 | 无锡华润上华半导体有限公司 | Mems硅膜的制造方法 |
| CN106379858A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-08 | 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 | 微机电器件的制造方法、微机电器件及微机电器件基底结构 |
| CN106679853A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-05-17 | 上海市共进通信技术有限公司 | 基于柔性电路板工艺的矩阵式薄膜压力传感器及制造方法 |
| CN108469317A (zh) * | 2017-02-06 | 2018-08-31 | 恩智浦美国有限公司 | 具有处于多个惠斯通电桥中的感应元件的压力传感器 |
| CN109341907A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-15 | 华景传感科技（无锡）有限公司 | 一种压力传感器 |
-
2005
- 2005-10-13 CN CN 200510113600 patent/CN1948932A/zh active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101960276B (zh) * | 2007-10-30 | 2013-07-03 | 阿自倍尔株式会社 | 压力传感器及其制造方法 |
| CN102285633A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-12-21 | 上海先进半导体制造股份有限公司 | 复合集成传感器结构及其制造方法 |
| CN102285633B (zh) * | 2011-07-04 | 2014-03-26 | 上海先进半导体制造股份有限公司 | 复合集成传感器结构及其制造方法 |
| CN103487178A (zh) * | 2013-09-16 | 2014-01-01 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | 一种高倍过载1KPa硅微压传感器芯片及制造方法 |
| CN104071744A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-01 | 上海天英微系统科技有限公司 | 压力传感器的制作方法以及压力传感器 |
| CN105645348A (zh) * | 2014-11-26 | 2016-06-08 | 无锡华润上华半导体有限公司 | Mems硅膜的制造方法 |
| CN106679853A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-05-17 | 上海市共进通信技术有限公司 | 基于柔性电路板工艺的矩阵式薄膜压力传感器及制造方法 |
| CN106379858A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-08 | 苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司 | 微机电器件的制造方法、微机电器件及微机电器件基底结构 |
| CN108469317A (zh) * | 2017-02-06 | 2018-08-31 | 恩智浦美国有限公司 | 具有处于多个惠斯通电桥中的感应元件的压力传感器 |
| CN108469317B (zh) * | 2017-02-06 | 2021-03-19 | 恩智浦美国有限公司 | 具有处于多个惠斯通电桥中的感应元件的压力传感器 |
| CN109341907A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-15 | 华景传感科技（无锡）有限公司 | 一种压力传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1948932A (zh) | 制作压力传感器的方法 | |
| US8375799B2 (en) | Increased sensor die adhesion | |
| EP1012552B1 (en) | 5 micron high acute cavity with channel by oxidizing fusion bonding of silicon substrates and stop etching | |
| US20060231521A1 (en) | Technique for manufacturing micro-electro mechanical structures | |
| EP1993948B1 (en) | Mems device | |
| US7402905B2 (en) | Methods of fabrication of wafer-level vacuum packaged devices | |
| US8791540B2 (en) | Thin semiconductor device having embedded die support and methods of making the same | |
| EP1555517A2 (en) | Capacitive pressure sensor | |
| CN100477162C (zh) | 切割晶片的方法 | |
| CN110550598A (zh) | 谐振式差压传感器及其制备方法 | |
| JP2012242398A (ja) | 環境的影響力を測定するためのデバイスおよび同デバイスを製作する方法 | |
| CN114620671B (zh) | 一种微机电系统传感器及其制备方法 | |
| CN106744651A (zh) | 一种电容式微电子气压传感器及其制备方法 | |
| US20070077676A1 (en) | Method of fabricating pressure sensor | |
| CN1223832C (zh) | 梁膜一体结构谐振梁压力传感器芯片及制造方法 | |
| KR100904994B1 (ko) | 압력센서 제조방법 및 그 구조 | |
| US20100267183A1 (en) | Method for manufacturing capped mems components | |
| CN103213939B (zh) | 一种四质量块硅微机电陀螺结构的加工方法 | |
| CN104003350B (zh) | 一种体硅谐振式压力传感器的圆片级真空封装方法 | |
| CN117865058A (zh) | 微机电器件硅通孔结构的制备方法、及微机电器件 | |
| US7179668B2 (en) | Technique for manufacturing silicon structures | |
| US7398588B2 (en) | SOI component comprising margins for separation | |
| CN111174957A (zh) | 一种压力传感器及制备方法 | |
| US6308575B1 (en) | Manufacturing method for the miniaturization of silicon bulk-machined pressure sensors | |
| CN104355284A (zh) | 一种mems器件双面对通介质隔离结构及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |