一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微傳感器領域，具體為一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片。
【背景技術】
[0002]傳感器技術是一項發(fā)展迅速的高新技術，也是世界科技發(fā)展的重要標志之一，與通訊技術、計算機技術并稱為信息產業(yè)的三大支柱。傳感器是一種將外界物理量或化學量信號轉換為可測量的電信號的器件，是人類獲取信息的重要手段之一。基于MEMS(微電子機械系統(tǒng))加工工藝的微傳感器憑借體積小、功耗低、響應快等傳統(tǒng)傳感器所無法比擬的優(yōu)點在汽車電子、醫(yī)療器械、家用電器、環(huán)境監(jiān)測及航空航天等領域得到了廣泛的應用。
[0003]壓阻式壓力傳感器是微傳感器的一種，其原理是基于C.S Smith與1954年發(fā)現(xiàn)的壓阻效應，即當半導體受到應力作用時，由于載流子迀移率的變化導致半導體的電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。目前大多數(shù)壓阻式壓力傳感器都采用MEMS體微機械加工工藝制備，即在硅片表面通過氧化、光刻、離子注入等平面IC工藝制備出應力敏感電阻與金屬互連引線后，從硅片背面進行各向異性濕法腐蝕，通過調整腐蝕速率及時間來控制壓力敏感膜的厚度，腐蝕完成后需用玻璃或硅材料襯底進行鍵合，作為芯片的支撐結構。采用上述工藝制備的壓力傳感器不僅壓力敏感膜的厚度均勻性差，芯片體積大，而且需要鍵合工藝，使得制備的壓力傳感器成品率低、性能不穩(wěn)定、成本高。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型涉及的密封表壓壓力傳感器芯片采用表面微機械加工工藝制備，通過犧牲層釋放技術形成密封表壓壓力參考腔，避免了長時間的各向異性濕法腐蝕，減小了芯片尺寸，無需任何鍵合工藝；采用二層復合膜結構作為壓力敏感膜，具有良好的均勻性和低應力特性；犧牲層淀積在深度可控的硅杯中，有效的防止了釋放過程中的粘連現(xiàn)象；設計犧牲層釋放通孔，通孔布置在多晶硅層四周，可提高釋放速率的同時不損傷敏感膜。
[0005]具體地，本實用新型的方案如下:
[0006]一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:包括襯底硅片、形成在襯底硅片上的淺硅杯作為密封表壓參考腔，依次淀積的第一多晶硅膜、氧化硅膜所形成的復合膜作為壓力傳感器的敏感膜，在所述敏感膜上方形成有摻雜的第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜經刻蝕形成壓敏電阻，所述壓敏電阻布置在敏感膜上張應力與壓應力對稱的線性應力區(qū)。
[0007]進一步地，所述第二多晶硅膜包括歐姆接觸區(qū)，在歐姆接觸區(qū)淀積金屬，形成互連結構。
[0008]進一步地，所述第一多晶硅膜上分布有釋放通孔。
[0009]進一步地，所述氧化硅膜封閉所述釋放通孔并作為第一多晶硅膜與第二多晶硅膜的絕緣介質。
[0010]進一步地，所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚為(I?2): (4?8)。
[0011]進一步地，所述釋放通孔布置在所述第一多晶硅膜位于密封表壓參考腔上方的四周區(qū)域。
[0012]進一步地，所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚為1: 6。
[0013]進一步地，密封表壓參考腔在釋放前填充有犧牲層。
[0014]進一步地，所述犧牲層為PSG。
[0015]進一步地，所述第一多晶硅膜淀積在犧牲層上。
[0016]本實用新型涉及的壓力傳感器芯片制作工藝簡單，利于傳感器與后續(xù)信號檢測電路的集成，實現(xiàn)機電一體化，且有助于傳感器成本的降低。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型涉及的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片截面圖；
[0018]圖2為本實用新型涉及的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片的敏感膜多晶硅層與釋放通道的主視圖。
[0019]其中I為P型或N型襯底硅片，2為淺硅杯形成的密封參考腔，3為第一多晶硅膜，4為犧牲層釋放通孔，5為氧化硅膜，6為氮化硅膜，7為互連結構，8為多晶壓敏電阻。
【具體實施方式】
[0020]下面參照附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明，所展示的實施例僅是示例性的，僅用于解釋本新型，而不能解釋為對本新型的限制。
[0021]參見圖1-2，本實用新型的多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片的包括:包括襯底硅片1，該襯底硅片可為P型或N型；形成在襯底硅片上的淺硅杯作為密封表壓參考腔2，該密封表壓參考腔可刻蝕形成，在淺硅杯內沉積犧牲層，例如為PSG，在犧牲層上沉積第一多晶硅膜3，蝕刻犧牲層釋放通孔，該通孔分布在第一多晶硅膜位于淺硅杯上方的四周位置，犧牲層釋放之后，依次淀積的氧化硅膜5封閉釋放通孔。第一多晶硅膜3、氧化硅膜5形成的復合膜作為壓力傳感器的敏感膜，在該敏感膜上方形成有摻雜的第二多晶硅膜，對該第二多晶硅膜進行刻蝕以形成壓敏電阻8，壓敏電阻8布置在敏感膜上張應力與壓應力對稱的線性應力區(qū)。繼續(xù)沉積氮化硅膜6作為鈍化保護層，第一多晶硅膜厚:氧化硅膜厚:氮化硅膜厚為(I?2): (4?8): (2?4)，優(yōu)選地為1: 6: 3。
[0022]第二多晶硅膜經離子注入形成歐姆接觸區(qū)，在歐姆接觸區(qū)淀積金屬，形成互連結構7，該互連結構通常為金屬互連結構。
[0023]在以上的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是以上描述僅是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍內。
【主權項】
1.一種多晶娃壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:包括襯底娃片、形成在襯底硅片上的淺硅杯作為密封表壓參考腔，依次淀積的第一多晶硅膜、氧化硅膜所形成的復合膜作為壓力傳感器的敏感膜，在所述敏感膜上方形成有摻雜的第二多晶硅膜，所述第二多晶硅膜經刻蝕形成壓敏電阻，所述壓敏電阻布置在敏感膜上張應力與壓應力對稱的線性應力區(qū)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述第二多晶硅膜包括歐姆接觸區(qū)，在歐姆接觸區(qū)淀積金屬，形成互連結構。3.根據(jù)權利要求1所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜上分布有釋放通孔。4.根據(jù)權利要求3所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述氧化硅膜封閉所述釋放通孔并作為第一多晶硅膜與第二多晶硅膜的絕緣介質。5.根據(jù)權利要求1所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚為:(1?2): (4?8)。6.根據(jù)權利要求3所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述釋放通孔布置在所述第一多晶硅膜位于密封表壓參考腔上方的四周區(qū)域。7.根據(jù)權利要求5所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜厚:所述氧化硅膜厚為1: 6。8.根據(jù)權利要求1所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:密封表壓參考腔在釋放前填充有犧牲層。9.根據(jù)權利要求8所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述犧牲層為PSG。10.根據(jù)權利要求8所述的一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，其特征在于:所述第一多晶硅膜淀積在犧牲層上。
【專利摘要】本實用新型提出一種多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片，所述壓力傳感器芯片為密封表壓形式，多層復合膜作為壓力傳感器的敏感膜，多晶硅電阻條布置在敏感膜上張應力與壓應力對稱的線性應力區(qū)，作為壓敏電阻，最大程度上利用多晶硅縱向壓阻效應的同時提高了壓力傳感器的線性度。采用硅片上腐蝕的淺硅杯作為密封表壓參考腔，避免了體硅腐蝕工藝。本實用新型涉及的多晶硅壓阻式密封表壓壓力傳感器芯片工藝簡單、尺寸小、成本低，適合大批量生產。
【IPC分類】G01L1/18, G01L9/06
【公開號】CN204831651
【申請?zhí)枴緾N201520438367
【發(fā)明人】劉同慶
【申請人】無錫芯感智半導體有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月24日