在矽膜中心部位設置四端單元件的力敏器件的製作方法

2023-06-09 03:53:46 5

專利名稱:在矽膜中心部位設置四端單元件的力敏器件的製作方法
本實用新型屬於半導體壓力傳感器件。
已有的四端單元件(四端力敏元件)的力敏器件，其四端力敏元件均製作在矽膜的邊緣(稱「邊緣器件」)。由於在工藝加工中，矽膜是通過矽片反面光刻定位的，正面的力敏元件與反面的矽膜圖形可能有較大的對準偏差，這會造成力敏器件靈敏度的不一致和成品率的下降。特別當力敏器件向小型化方向發展時，矽膜尺寸縮小，這一問題就顯得更為突出。
本實用新型對上述力敏器件的結構加以改進，以減少由力敏元件與反面矽膜圖形的對準偏差而產生的力敏器件靈敏度的變化範圍，並提高在小型化矽膜上製作力敏器件的現實性。
某些形狀的矽膜在壓力作用下，除了邊緣有較大的應力區之外，中部也出現應力區。一般講，中部應力區的最大應力要比邊緣的最大應力略小，但變化緩慢，可利用的區域較大。本實用新型利用這一特點，將四端力敏元件設置在矽膜的中心部位(稱「中心器件」)。下面就矽膜分別為矩形和圓形時說明本實用新型的兩種設計方案。
附圖1為方案一的平面示意圖。即在(100)的n型矽片上形成邊沿〔110〕和〔1
10〕方向的矩形矽膜(圖中虛線部分)，矩形的長邊為短邊長度的二倍以上。四端力敏元件設置在矩形矽膜的中心部位，其方位取向與矩形矽膜邊成45°角。元件的長寬比取在1～3範圍內，寬度一般為矩形膜短邊長度的10％左右。
附圖2為方案二的平面示意圖。在(110)n型矽片上形成圓形矽膜(圖中虛線部分)，四端力敏元件設置在圓形矽膜的中心部位，其方位取向與平面上(110)晶向的夾角為45°。元件的長寬比取在1～3範圍內，寬度一般取圓半徑長度的20％左右。
圖中1為電流引出端，2為電壓引出端。
方案一的實施方法如下選用n型(100)晶向的拋光矽片，在矽片上氧化生長5000的SiO2層；正面光刻形成四端力敏元件的擴散區圖形，元件的方向與〔110〕方向成45°角；硼擴散形成P型擴散區；正面光刻引線孔，反面光刻出形成矽膜所需的圖形，矽膜的邊分別沿〔110〕和〔1
10〕晶向，元件位於矽膜中心部位；正面蒸發鋁層，光刻形成引出線，熱處理改善接觸；反面通過化學腐蝕方法形成矽膜(厚度一般在20μm以下)；最後分片測試、封裝。
方案二的實施方法與方案-基本相同，只是材料為n型〔110〕拋光矽片，並採用各向同性腐蝕或機械方法形成圓形矽膜。
本實用新型所研製的「中心器件」可以達到與「邊緣器件」大致相同的靈敏度。但「中心器件」當四端力敏元件相對於矽膜的位置偏差引起的靈敏度的變化要比「邊緣器件」的變化小得多。如力敏元件相對於矽膜的位置偏移為矩形短邊長度(或圓形直徑)的5％時，「邊緣器件」的靈敏度變化可達-50％～+100％，而「中心器件」的靈敏度變化僅為-3％～+5％。
權利要求
1.一種在矽膜上設置四端單元件的力敏器件，其特徵在於上述的四端單元件(四端力敏元件)設置在矽膜的中心部位。
2.根據權利要求
1所說的力敏器件，其特徵在於上述的矽膜為矩形和圓形兩種矩形矽膜為(100)n型矽片，邊沿〔110〕和〔1
10〕方向，長邊為短邊的二倍以上，四端力敏元件取向與矩形膜邊夾角為45°。圓形矽膜為(110)n型矽片，四端力敏元件取向與〔110〕晶向夾角為45°。
3.根據權利要求
1或2所說的力敏器件，其特徵在於上述的四端力敏元件的長寬比為1～3，寬度為矩形矽膜短邊長度(或圓形矽膜直徑長度)的10％左右。
專利摘要
在矽膜中心部位設置四端單元件力敏器件是利用某些特定形狀的矽膜的中心部分的應力變化緩慢的特點進行設計的。此設計可減少器件對工藝中定位偏差的敏感性，特別是提高了在小型化矽膜上製作器件的現實性。
文檔編號H01L29/00GK85201923SQ85201923
公開日1986年3月19日 申請日期1985年5月22日
發明者鮑敏杭 申請人:復旦大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan