專利名稱：基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電(MEMS)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于二氧化硅 特性以及真空陽極鍵合工藝制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法，采用二氧化硅 薄膜作為結(jié)構(gòu)層，用重?fù)诫s的多晶硅作為熱敏電阻，用體硅各向異性腐蝕 和真空陽極鍵合方法在氮化硅薄膜和玻璃之間形成絕熱真空腔。本發(fā)明不 僅簡(jiǎn)化工藝過程，而且大大提高了熱剪切應(yīng)力傳感器靈敏度。
背景技術(shù)：
利用微機(jī)電(MEMS)技術(shù)來制作熱剪切應(yīng)力傳感器國外己經(jīng)做了很 多研究，要制作出靈敏度高的熱剪切應(yīng)力傳感器的關(guān)鍵有兩點(diǎn) 一是提高 熱敏電阻條發(fā)熱量，二是減少熱量從襯底流失。傳統(tǒng)的犧牲層工藝形成絕熱空腔工藝過程復(fù)雜，尤其是腐蝕分離時(shí)， 由于液體的烘干會(huì)使可變形的微結(jié)構(gòu)在表面張力作用下與襯底粘接，使空 腔無法形成。由于氮化硅的熱導(dǎo)率比較高，利用氮化硅作為橫隔膜在一定 程度上加快了熱敏電阻條上熱量的散失。發(fā)明內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于二氧化硅特性制作熱 剪切應(yīng)力傳感器的方法，以減少熱量散失，簡(jiǎn)化工藝過程，提高器件靈敏 度。(二)技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法，該方法包括A、 在硅片的正面和背面淀積二氧化硅薄膜；B、 保護(hù)正面，對(duì)背面進(jìn)行光刻，刻蝕形成二氧化硅薄膜窗口以及劃 片槽；C、 在正面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行磷重?fù)诫s，光刻，打底膠，表面淀 積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成多晶硅薄膜電阻條；D、 在正面淀積一層氮化硅薄膜，鈍化多晶硅；E、 腐蝕背面體硅，形成腔體；F、 正面光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成接觸孔；G、 正面光刻，電子束蒸發(fā)金屬鋁(Al)，剝離，形成電極；H、 背面與硼硅玻璃進(jìn)行陽極鍵合。步驟A中所述硅片為雙表面拋光的晶向?yàn)?100)的n型硅片； 步驟A中所述淀積采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法進(jìn)行； 步驟A中所述二氧化硅薄膜的厚度為1.5pm。所述步驟B包括正面用光刻膠保護(hù)，背面光學(xué)光刻后，光刻膠作掩蔽，用ICP干法刻蝕掉二氧化硅，形成900|imx90(^m的腐蝕窗口以及劃片槽。所述步驟C包括在正面用LPCVD淀積多晶硅薄膜，用離子注入機(jī)進(jìn)行磷重?fù)诫s，劑量為lxl016cm2,注入能量為40KeV，光學(xué)光刻，打底膠，表面電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，剝離，刻蝕形成 100pmx2^mx0.5|Lim的多晶硅薄膜電阻條。步驟D中所述淀積氮化硅薄膜采用LPCVD方法進(jìn)行。步驟E中所述腐蝕背面體硅，在質(zhì)量比為30%的KOH溶液中采用各 向異性腐蝕方法進(jìn)行。所述步驟F包括正面光學(xué)光刻，ICP打底膠，電子束蒸發(fā)厚度為200義 的鉻薄膜，超聲剝離，ICP刻蝕形成接觸孔。所述步驟G包括正面光學(xué)光刻，電子束蒸發(fā)一層厚度為300nm的 金屬A1，超聲剝離，形成電極。所述步驟H包括在真空環(huán)境下硅晶片背面與硼硅玻璃Corning7740 進(jìn)行陽極鍵合，相對(duì)于玻璃，硅保持正極，電壓1200V，溫度40(TC。(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、 本發(fā)明提供的這種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方 法，通過利用二氧化硅薄膜作為結(jié)構(gòu)層，用重?fù)诫s的多晶硅作為熱敏電阻， 用體硅各向異性腐蝕和真空陽極鍵合方法在氮化硅薄膜和玻璃之間形成 絕熱真空腔，以此完成熱剪切應(yīng)力傳感器器件制作的方法。2、 本發(fā)明提供的這種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法，利用二氧化硅薄膜作為結(jié)構(gòu)層，在其上形成多晶硅電阻條，利用二氧 化硅熱導(dǎo)率低，能減少熱量流失的特性，以及利用真空陽極鍵合工藝在襯 底上形成絕熱空腔，減少熱量從襯底傳導(dǎo)，從而極大的提高了器件的靈敏 度。3、 本發(fā)明提供的這種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方 法，通過利用電導(dǎo)率低的二氧化硅作為結(jié)構(gòu)層，減少了熱量散失，而真空 陽極鍵合工藝避免了傳統(tǒng)的復(fù)雜犧牲層工藝，不僅簡(jiǎn)化了工藝過程，并大大提高了器件靈敏度4、 本發(fā)明提供的這種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方 法，成本低廉，生產(chǎn)周期短，工藝穩(wěn)定，具有一定的實(shí)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明提供的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法 流程圖；圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例在雙拋光n-type (100)硅晶片雙表面上淀積 二氧化硅薄膜的工藝流程圖；圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例迸行背面光刻形成二氧化硅薄膜窗口以及劃 片槽的工藝流程圖；圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例在正面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行磷重?fù)诫s的工 藝流程圖；圖5為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行正面光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜， 剝離，刻蝕形成多晶硅薄膜電阻條的工藝流程圖；圖6為依照本發(fā)明實(shí)施例在正面淀積一層氮化硅薄膜，鈍化多晶硅的 工藝流程圖；圖7為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行腐蝕背面體硅，形成腔體的工藝流程圖；圖8為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行正面光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜， 剝離，刻蝕形成接觸孔的工藝流程圖；圖9為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行正面光刻，電子束蒸發(fā)A1，剝離，形成 電極的工藝流程圖；圖10為依照本發(fā)明實(shí)施例背面與硼硅玻璃進(jìn)行陽極鍵合的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟101:在硅片的正面和背面淀積二氧化硅薄膜；步驟102:保護(hù)正面，對(duì)背面進(jìn)行光刻，刻蝕形成二氧化硅薄膜窗口 以及劃片槽；步驟103:在正面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行磷重?fù)诫s，光刻，打底膠， 表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成多晶硅薄膜電阻條；步驟104:在正面淀積一層氮化硅薄膜，鈍化多晶硅； 步驟105:腐蝕背面體硅，形成腔體；步驟106:正面光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成接 觸孔；步驟107:正面光刻，電子束蒸發(fā)金屬鋁(Al)，剝離，形成電極； 步驟108:背面與硼硅玻璃進(jìn)行陽極鍵合。上述步驟IOI中所述硅片為雙表面拋光的晶向?yàn)?100)的n型硅片， 所述淀積采用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法進(jìn)行，所述二氧化硅薄膜的 厚度為1.5jim。上述步驟102包括正面用光刻膠保護(hù)，背面光學(xué)光刻后，光刻膠作掩蔽，用ICP干法刻蝕掉二氧化硅，形成900iimx卯0iim的腐蝕窗口以及 劃片槽。上述步驟103包括在正面用LPCVD淀積多晶硅薄膜，用離子注入 機(jī)進(jìn)行磷重?fù)诫s，劑量為lxl016cm2，注入能量為40KeV，光學(xué)光刻，打底膠，表面電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，剝離，刻蝕形成100)nmx2|imx0.5)Lmi的多晶硅薄膜電阻條。上述步驟104中所述淀積氮化硅薄膜采用LPCVD方法進(jìn)行。 上述步驟105中所述腐蝕背面體硅，在質(zhì)量比為30。X的KOH溶液中采用各向異性腐蝕方法進(jìn)行。上述步驟106包括正面光學(xué)光刻，ICP打底膠，電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，超聲剝離，ICP刻蝕形成接觸孔。上述步驟107包括正面光學(xué)光刻，電子束蒸發(fā)一層厚度為300nm的 金屬A1，超聲剝離，形成電極。上述步驟108包括在真空環(huán)境下硅晶片背面與硼硅玻璃Coming7740 進(jìn)行陽極鍵合，相對(duì)于玻璃，硅保持正極，電壓1200V，溫度40(TC?；趫D1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法流程 圖，以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳 感器的方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例如圖2所示，圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例在雙拋光n-type ( 100)硅晶片 雙表面上淀積二氧化硅薄膜的工藝流程圖；在雙表面拋光的晶向?yàn)?100) 的n型硅片的正面和背面，采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法淀積一 層厚度為1.5pm二氧化硅薄膜。如圖3所示，圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行背面光刻形成二氧化硅薄 膜窗口以及劃片槽的工藝流程圖；正面用光刻膠保護(hù)，背面光學(xué)光刻后， 光刻膠作掩蔽，用ICP干法刻蝕掉二氧化硅，形成900)imx9(KHim的腐蝕 窗口以及劃片槽。如圖4所示，圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例在正面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行 磷重?fù)诫s的工藝流程圖；在正面用LPCVD淀積多晶硅薄膜，用離子注入 機(jī)進(jìn)行磷重?fù)诫s，劑量為lxl0 m2，注入能量為40KeV，光學(xué)光刻，打底膠，表面電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，剝離，刻蝕形成 100|amx2^imx0.5|am的多晶硅薄膜電阻條。如圖5所示，圖5為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行正面光刻，打底膠，表面 淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成多晶硅薄膜電阻條的工藝流程圖。如圖6所示，圖6為依照本發(fā)明實(shí)施例在正面淀積一層氮化硅薄膜，鈍化多晶硅的工藝流程圖；在正面采用LPCVD方法淀積一層氮化硅薄膜， 鈍化多晶硅。如圖7所示，圖7為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行腐蝕背面體硅，形成腔體 的工藝流程圖；在質(zhì)量比為30X的KOH溶液中采用各向異性腐蝕方法腐 蝕背面體硅，形成腔體。如圖8所示，圖8為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行正面光刻，打底膠，表面 淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成接觸孔的工藝流程圖；正面光學(xué)光刻，ICP打底膠，電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，超聲剝離，ICP刻蝕形成接 觸孔。如圖9所示，圖9為依照本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行正面光刻，電子束蒸發(fā) Al，剝離，形成電極的工藝流程圖；正面光學(xué)光刻，電子束蒸發(fā)一層厚度 為300nm的金屬Al，超聲剝離，形成電極。如圖IO所示，圖10為依照本發(fā)明實(shí)施例背面與硼硅玻璃進(jìn)行陽極鍵 合的工藝流程圖；在真空環(huán)境下硅晶片背面與硼硅玻璃Corning7740進(jìn)行 陽極鍵合，相對(duì)于玻璃，硅保持正極，電壓1200V，溫度40(TC。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而 已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法，其特征在于，該方法包括A、在硅片的正面和背面淀積二氧化硅薄膜；B、保護(hù)正面，對(duì)背面進(jìn)行光刻，刻蝕形成二氧化硅薄膜窗口以及劃片槽；C、在正面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行磷重?fù)诫s，光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成多晶硅薄膜電阻條；D、在正面淀積一層氮化硅薄膜，鈍化多晶硅；E、腐蝕背面體硅，形成腔體；F、正面光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成接觸孔；G、正面光刻，電子束蒸發(fā)金屬鋁Al，剝離，形成電極；H、背面與硼硅玻璃進(jìn)行陽極鍵合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，步驟A中所述硅片為雙表面拋光的晶向?yàn)?100)的n型硅片； 步驟A中所述淀積采用低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD方法進(jìn)行； 步驟A中所述二氧化硅薄膜的厚度為1.5pm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，所述步驟B包括正面用光刻膠保護(hù)，背面光學(xué)光刻后，光刻膠作掩蔽，用ICP干法刻蝕掉二氧化硅，形成900^imx900(am的腐蝕窗口以及劃片槽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，所述步驟C包括在正面用LPCVD淀積多晶硅薄膜，用離子注入機(jī)進(jìn)行磷重?fù)诫s，劑 量為lxl016cm2，注入能量為40KeV，光學(xué)光刻，打底膠，表面電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，剝離，刻蝕形成100jimx2jimx0.5pm的多晶硅 薄膜電阻條。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，步驟D中所述淀積氮化硅薄膜采用LPCVD方法進(jìn)行。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，步驟E中所述腐蝕背面體硅，在質(zhì)量比為30%的 KOH溶液中采用各向異性腐蝕方法進(jìn)行。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，所述步驟F包括正面光學(xué)光刻，ICP打底膠，電子束蒸發(fā)厚度為200義的鉻薄膜，超 聲剝離，ICP刻蝕形成接觸孔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器 的方法，其特征在于，所述步驟G包括正面光學(xué)光刻，電子束蒸發(fā)一層厚度為300nm的金屬Al，超聲剝離， 形成電極。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法，其特征在于，所述步驟H包括在真空環(huán)境下硅晶片背面與硼硅玻璃Corning7740進(jìn)行陽極鍵合，相 對(duì)于玻璃，硅保持正極，電壓1200V，溫度400。C。
全文摘要
本發(fā)明涉及微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于二氧化硅特性制作熱剪切應(yīng)力傳感器的方法，該方法包括A、在硅片的正面和背面淀積二氧化硅薄膜；B、保護(hù)正面，對(duì)背面進(jìn)行光刻，刻蝕形成二氧化硅薄膜窗口以及劃片槽；C、在正面淀積多晶硅薄膜，進(jìn)行磷重?fù)诫s，光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成多晶硅薄膜電阻條；D、在正面淀積一層氮化硅薄膜，鈍化多晶硅；E、腐蝕背面體硅，形成腔體；F、正面光刻，打底膠，表面淀積鉻薄膜，剝離，刻蝕形成接觸孔；G、正面光刻，電子束蒸發(fā)金屬鋁Al，剝離，形成電極；H、背面與硼硅玻璃進(jìn)行陽極鍵合。利用本發(fā)明，減少了熱量散失，簡(jiǎn)化了工藝過程，大大提高了器件靈敏度。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101274740SQ200710064878
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者葉甜春, 亮 易, 景玉鵬, 毅 歐, 陳大鵬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所