壓敏傳感器的製備方法
2023-06-07 20:21:21 1
專利名稱：壓敏傳感器的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種壓敏傳感器的製備方法。
背景技術：
壓敏傳感器是將壓力轉換為電信號的一種器件。一般可用體微機械加工或表面微機械加工兩種方法來製造薄膜，然後在薄膜中嵌入壓阻器就可以測量壓力所引起的應力， 同時，電容用來測量薄膜的撓度。採用表面微機械加工技術製作帶真空腔結構的壓敏傳感器方法，在晶圓的表面刻蝕出一個空腔(cavity)作為傳感薄膜的伸縮空間。在空腔形成之後向空腔填充犧牲層，其中的犧牲層澱積工藝會保持因空腔刻蝕形成的圖形間的高低差( 印-height)。經CMP平坦化之後在空腔的周圍的犧牲層刻蝕一圈環繞空腔的通孔(定錨通孔的形成參見圖2和圖 3，其中4為光刻膠，3為犧牲層)，為用來填充固定傳感薄膜的定錨通孔。之後進行定錨通孔填充和傳感薄膜澱積，然後刻蝕出傳感薄膜形狀，再通過溼法刻蝕的方法把所有犧牲層刻蝕乾淨。最後澱積一層保護層把壓敏傳感器件密封。採用上述製備方法所製備出的壓敏傳感器主體結構如圖1所示，其中3為矽襯底， 2為定錨通孔，1為傳感薄膜。這種結構非常不穩定，在外力的作用下，如後續工藝流程中的水洗等，都將會破壞壓敏傳感器結構。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種壓敏傳感器的製備方法，其能提供更穩定的支撐。為解決上述技術問題，本發明的壓敏傳感器的製備方法，在矽襯底上的第一犧牲層中刻蝕形成定錨通孔之後，包括如下步驟1)採用各向同性的刻蝕工藝，刻蝕所述定錨通孔下的矽襯底至矽平面下預定深度，形成定錨底座孔，而後去除光刻膠；2) CMP工藝研磨去除所述矽襯底上的第一犧牲層；3)在所述矽襯底上澱積傳感薄膜，所述傳感薄膜填充矽襯底中的所述定錨底座孔；4) CMP工藝研磨所述傳感薄膜至所述矽襯底平面；
5)在矽襯底上澱積第二犧牲層；6)採用光刻工藝在所述第二犧牲層上定義出定錨通孔的位置，而後刻蝕所述第二犧牲層至所述矽襯底中的傳感薄膜中，形成定錨通孔，之後去除光刻膠；7)在所述第二層犧牲層上再次澱積傳感薄膜，所述傳感薄膜填充所述定錨通孔形成定錨，最終形成由定錨底座和定錨構成的傳感薄膜支撐柱；8)緊接著進行高溫退火處理，之後進行傳感薄膜圖形化等常規的工藝。本發明的壓敏傳感器的製備方法，在定錨通孔氧化膜刻蝕完成之後，額外增加一
3步定錨底座孔的刻蝕，在矽襯底上刻蝕形成定錨底座孔，並且採用各向同性的刻蝕工藝。在後續工藝流程中形成定錨時，作為承載壓敏傳感器主體的定錨可以深入到矽襯底中並且底座比較寬大，從而增加壓敏傳感器主體結構的穩定性。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1為現有的壓敏傳感器結構示意圖；圖2為現有的製備壓敏傳感器方法中通孔光刻示意圖；圖3為現有的製備壓敏傳感器方法中刻蝕氧化膜形成通孔後的示意圖；圖4為採用本發明的方法製備的壓敏傳感器結構示意圖；圖5為本發明的壓敏傳感器製備流程示意圖；圖6至圖16為與本發明的製備方法中的步驟相應的壓敏傳感器結構示意圖。
具體實施例方式本發明的壓敏傳感器的製備方法，包括如下步驟(參見圖5)1)在矽襯底3上刻蝕形成空腔，而後澱積第一犧牲層51，接著採用光刻工藝在第一犧牲層上定義出定錨通孔的位置(見圖6，4為光刻膠)，緊接著刻蝕第一犧牲層形成定錨通孔(見圖7)。上述工藝流程與原有工藝相同。而後採用各向同性的刻蝕工藝，刻蝕定錨通孔下的矽襯底至矽平面下預定深度(可為0. 05 2 μ m)，形成定錨底座孔221 (見圖8)， 而後去除光刻膠(見圖9)；2)CMP工藝研磨去除矽襯底3上的第一犧牲層51 (見圖10)；3)在矽襯底3上澱積傳感薄膜1，傳感薄膜填充矽襯底中的定錨底座孔，形成定錨底座22(見圖11)；4)CMP工藝研磨傳感薄膜至矽襯底平面(見圖12)；5)在矽襯底上澱積第二犧牲層52 (見圖13)；6)採用光刻工藝在第二犧牲層52上定義出定錨通孔的位置，而後刻蝕第二犧牲層至矽襯底中的傳感薄膜，形成定錨通孔211(見圖14)，之後去除光刻膠(見圖15)；7)在第二層犧牲層52上再次澱積傳感薄膜1，傳感薄膜填充定錨通孔211形成定錨21，最終形成由定錨底座22和定錨21構成的傳感薄膜支撐柱；8)緊接著進行高溫退火處理，之後進行傳感薄膜圖形化，第一層犧牲層和第二層犧牲層去除(見圖4)，以及澱積保護層將壓敏傳感器件密封等常規的工藝。該步退火處理的溫度可設定為700-1200°C。上述步驟一中刻蝕矽襯底形成定錨底座孔的刻蝕過程可在多晶矽的刻蝕機臺上完成。定錨通孔矽基底刻蝕主要採用各向同性刻蝕工藝，主要目的為使形成的定錨底座孔深入矽基底並且更加寬大穩定。刻蝕可採用等離子體刻蝕工藝，一個具體的刻蝕條件為刻蝕氣體SF6流量為IOsccm 200sccm ；刻蝕氣體仏的流量為IOsccm 150scc m ；刻蝕設備的上部電極源功率設置為500 2000w ；下部電極偏置功率設置為Ow ；刻蝕腔體內的壓力設置為10 IOOmt (毫託)。第一犧牲層和第二犧牲層為氧化矽或氮化矽。
權利要求
1.一種壓敏傳感器的製備方法，其特徵在於，在矽襯底上的第一犧牲層中刻蝕形成定錨通孔之後，包括如下步驟1)採用各向同性的刻蝕工藝，刻蝕所述定錨通孔下的矽襯底至矽平面下預定深度，形成定錨底座孔，而後去除光刻膠；2)CMP工藝研磨去除所述矽襯底上的第一犧牲層；3)在所述矽襯底上澱積傳感薄膜，所述傳感薄膜填充矽襯底中的所述定錨底座孔，形成定錨底座；4)CMP工藝研磨所述傳感薄膜至所述矽襯底平面；5)在矽襯底上澱積第二犧牲層；6)採用光刻工藝在所述第二犧牲層上定義出定錨通孔的位置，而後刻蝕所述第二犧牲層至所述矽襯底中的傳感薄膜中，形成定錨通孔，之後去除光刻膠；7)在所述第二層犧牲層上再次澱積傳感薄膜，所述傳感薄膜填充所述定錨通孔形成定錨，最終形成由定錨底座和定錨構成的傳感薄膜支撐柱；8)緊接著進行高溫退火處理，之後進行傳感薄膜圖形化等常規的工藝。
2.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟一中刻蝕至所述矽襯底平面下的深度為0. 05 2μπι。
3.按照權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述步驟一的刻蝕在多晶矽的刻蝕機臺上完成。
4.按照權利要求3所述的製備方法，其特徵在於所述步驟一的刻蝕採用等離子體刻蝕工藝，刻蝕工藝參數可為刻蝕氣體SF6流量為IOsccm 200sCCm ；刻蝕氣體仏的流量為 IOsccm 150SCCm ；刻蝕設備的上部電極源功率設置為500 2000w ；下部電極偏置功率設置為Ow ；刻蝕腔體內的壓力設置為10 lOOmt。
5.按照權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述第一犧牲層和第二犧牲層為氧化矽或氮化矽。
全文摘要
本發明公開了一種壓敏傳感器的製備方法，為在定錨通孔氧化矽刻蝕之後，增加一步刻蝕矽襯底形成定錨底座孔的步驟，並且採用矽襯底各向同性刻蝕工藝，在後續工藝流程中形成具有定錨底座的定錨，承載壓敏傳感器主體。並且定錨底座深入到矽襯底中且比較寬大，從而增加壓敏傳感器主體結構的穩定性。
文檔編號B81C1/00GK102336388SQ201010233560
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者方精訓, 黃志剛 申請人:上海華虹Nec電子有限公司