要求，氮化鈦薄膜的厚度以300?1500A為宜；鉑層起到粘附的作用，厚度以200~500A 為宜；表面的金層為導(dǎo)電層，為了便于引線鍵合厚度以800?3000A為宜。圖形化所述金屬電 極及互連線的方法是剝離。
[0024] 如圖1 (f)所示，分別用干法刻蝕和濕法腐蝕的方法去掉背腔窗口表面的氮化硅、 二氧化硅露襯底硅?；嫘勘Ｗo(hù)膠，基片背面以二氧化硅5/氮化硅6鈍化層為掩膜， 對(duì)窗口區(qū)域的硅襯底進(jìn)行各向異性腐蝕，形成對(duì)壓力敏感的膜片結(jié)構(gòu)9,硅腐蝕劑為氫氧化 鉀溶液或四甲基氫氧化按溶液。
[0025] 如圖1(g) (h)所示，去掉壓力敏感膜片9背面的鈍化層，根據(jù)不同封裝方式的需 要，選擇不同的玻璃片：如果是封裝方式（g)，選取應(yīng)變溫度點(diǎn)高且含有鈉離子的硼硅玻璃 片10為底座基片，與壓力敏感膜片9進(jìn)行圓片級(jí)真空陽(yáng)極鍵合；如果是封裝方式（h)，選取 應(yīng)變溫度點(diǎn)高且含有鈉離子的硼硅打孔玻璃片11為底座基片，與壓力敏感膜片9進(jìn)行圓片 級(jí)陽(yáng)極鍵合。
[0026] 圖2為本發(fā)明所加工的硅敏感膜片正面電阻和金屬互連線的版圖，Rl、R2、R3、R4 組成開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的力敏電阻電橋，R5位于應(yīng)力區(qū)外作為參考電阻。由于為了提升硅電阻的本 征激發(fā)溫度而選取了較高摻雜濃度，為了維持足夠的橋臂電阻阻值，R1?R4設(shè)計(jì)成蛇形電 阻形狀排布在膜片應(yīng)力較大且分布較均勻的區(qū)域。
[0027] 圖3(a) (b)為本發(fā)明所加工的高溫壓力傳感器的兩種封裝方式。選取定制的耐高 溫TO管殼：為了保證管殼的氣密性，管座12與管腳13之間需要密封，中間填充的玻璃絕緣 子14應(yīng)有較高的應(yīng)變溫度；為了減小管殼的管座12和芯片底座10由于熱膨脹系數(shù)不同而 產(chǎn)生的熱應(yīng)力，管殼的管座材料應(yīng)選擇熱膨脹系數(shù)較小的金屬材料或陶瓷材料。玻璃片底 座10和管殼的管座12可以用焊料15封接。管殼的蓋帽16和管殼的管座12可以用儲(chǔ)能 焊接工藝密封封接。
[0028] 圖4為環(huán)境溫度500°C時(shí)本發(fā)明所加工的高溫壓力傳感器的輸出電壓隨氣壓變化 的正反行程曲線，靈敏度為〇. 24mV/kPa，非線性小于0. 1% FS。
[0029] 以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種高溫壓力傳感器及其加工方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文 中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫 助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高溫壓力傳感器及其加工方法，壓力傳感器包括娃敏感膜片，底座，TO管殼，其 特征在于，所述加工方法包括W下步驟： 娃敏感膜片加工步驟：采用SOI單晶娃圓片作為基片，在器件層加工電阻及引線互連 組成惠斯登電橋；在襯底層進(jìn)行各向異性腐蝕形成對(duì)壓力敏感的膜片結(jié)構(gòu)； 鍵合加工步驟；W耐高溫玻璃片或單晶娃圓片為基片，加工所述底座； 封裝加工步驟；W TO型金屬管殼為外殼實(shí)現(xiàn)巧片級(jí)封裝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于，當(dāng)采用SOI單晶娃 圓片作為基片時(shí)，器件層上的半導(dǎo)體電阻組成惠斯登電橋，襯底層經(jīng)各向異性腐蝕形成對(duì) 壓力敏感的膜片結(jié)構(gòu)，所述娃敏感膜片加工步驟包括： 電阻加工步驟；離子注入并退火形成電阻； 電阻圖形化及隔離加工步驟；刻蝕基片的器件層形成惠斯登電橋，用低壓化學(xué)氣相淀 積的方法在基片表面淀積二氧化娃/氮化娃純化層，電阻被純化層和SOI片的埋氧層包裹 起來(lái)，消除高溫時(shí)的漏電流； 金屬層生長(zhǎng)加工步驟；用磁控瓣射的方法在電阻上制作二娃化鐵/鐵/氮化鐵/銷/ 金耐高溫的歐姆接觸電極及互連線，娃/二娃化鐵歐姆接觸具有良好的熱穩(wěn)定性，氮化鐵 阻擋層能夠有效阻擋高溫環(huán)境中各層金屬之間的相互擴(kuò)散； 背腔腐蝕加工步驟；基片正面旋涂保護(hù)膠，基片背面W二氧化娃/氮化娃純化層為掩 膜對(duì)窗口區(qū)域的娃襯底進(jìn)行各向異性腐蝕，形成對(duì)壓力敏感的膜片結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于，當(dāng)采用玻璃片或 單晶娃圓片為基片加工所述底座時(shí)，所述鍵合加工步驟包括： 娃玻璃鍵合加工步驟；當(dāng)采用耐高溫玻璃片加工底座時(shí)，用陽(yáng)極鍵合的方法將娃敏感 膜片與玻璃片鍵合，所采用的玻璃基片的應(yīng)變溫度應(yīng)該在500C?550°C W上且含有鋼離子 成分； 娃娃鍵合加工步驟；當(dāng)采用單晶娃圓片加工底座時(shí)，用焊料鍵合的方法將娃敏感膜片 與單晶娃圓片鍵合，所采用的金屬焊料或玻璃焊料應(yīng)該能夠在500C?550C W上保持良好 的氣密性和封接強(qiáng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于，當(dāng)W TO型金屬管 殼為外殼實(shí)現(xiàn)巧片級(jí)封裝時(shí)，所述封裝加工步驟包括： 巧片與管殼封裝步驟：選取定制的耐高溫TO管殼，選用耐高溫玻璃焊料或金屬焊料將 巧片底座與管殼的管座封接； 管殼封裝步驟：管殼的管座和管殼的蓋帽之間可W用儲(chǔ)能焊封接。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫壓力傳感器及其加工方法，該壓力傳感器包括硅由敏感膜片，底座，TO管殼。其中敏感膜片采用SOI單晶硅圓片作為基片，在器件層加工電阻及引線互連組成惠斯登電橋，在襯底層進(jìn)行各向異性腐蝕形成所述對(duì)壓力敏感的膜片結(jié)構(gòu)；底座以玻璃片或單晶硅圓片為基片，與敏感膜片進(jìn)行陽(yáng)極鍵合或硅硅直接鍵合或硅硅介質(zhì)鍵合；以所述TO型金屬管殼為外殼實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)封裝。本發(fā)明用SOI圓片的埋氧層和淀積的二氧化硅/氮化硅鈍化層將硅電阻包裹隔離，消除了高溫時(shí)的漏電流；濺射生長(zhǎng)二硅化鈦/鈦/氮化鈦/鉑/金多層耐高溫歐姆接觸電極結(jié)構(gòu)；采用耐高溫鍵合及TO封裝工藝，提高傳感器高溫工作穩(wěn)定性。解決傳統(tǒng)的硅基傳感器難以在高溫環(huán)境中長(zhǎng)期工作的問(wèn)題。
【IPC分類】G01L9-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104535253
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510023320
【發(fā)明人】劉冠東, 崔萬(wàn)鵬, 高成臣, 郝一龍
【申請(qǐng)人】北京大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日