專利名稱:在硅膜中心部位設(shè)置四端單元件的力敏器件的制作方法
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)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，其四端力敏元件均制作在硅膜的邊緣(稱“邊緣器件”)。由于在工藝加工中，硅膜是通過(guò)硅片反面光刻定位的，正面的力敏元件與反面的硅膜圖形可能有較大的對(duì)準(zhǔn)偏差，這會(huì)造成力敏器件靈敏度的不一致和成品率的下降。特別當(dāng)力敏器件向小型化方向發(fā)展時(shí)，硅膜尺寸縮小，這一問(wèn)題就顯得更為突出。
本實(shí)用新型對(duì)上述力敏器件的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，以減少由力敏元件與反面硅膜圖形的對(duì)準(zhǔn)偏差而產(chǎn)生的力敏器件靈敏度的變化范圍，并提高在小型化硅膜上制作力敏器件的現(xiàn)實(shí)性。
某些形狀的硅膜在壓力作用下，除了邊緣有較大的應(yīng)力區(qū)之外，中部也出現(xiàn)應(yīng)力區(qū)。一般講，中部應(yīng)力區(qū)的最大應(yīng)力要比邊緣的最大應(yīng)力略小，但變化緩慢，可利用的區(qū)域較大。本實(shí)用新型利用這一特點(diǎn)，將四端力敏元件設(shè)置在硅膜的中心部位(稱“中心器件”)。下面就硅膜分別為矩形和圓形時(shí)說(shuō)明本實(shí)用新型的兩種設(shè)計(jì)方案。
附圖1為方案一的平面示意圖。即在(100)的n型硅片上形成邊沿〔110〕和〔1
10〕方向的矩形硅膜(圖中虛線部分)，矩形的長(zhǎng)邊為短邊長(zhǎng)度的二倍以上。四端力敏元件設(shè)置在矩形硅膜的中心部位，其方位取向與矩形硅膜邊成45°角。元件的長(zhǎng)寬比取在1～3范圍內(nèi)，寬度一般為矩形膜短邊長(zhǎng)度的10％左右。
附圖2為方案二的平面示意圖。在(110)n型硅片上形成圓形硅膜(圖中虛線部分)，四端力敏元件設(shè)置在圓形硅膜的中心部位，其方位取向與平面上(110)晶向的夾角為45°。元件的長(zhǎng)寬比取在1～3范圍內(nèi)，寬度一般取圓半徑長(zhǎng)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(shí)施方法如下選用n型(100)晶向的拋光硅片，在硅片上氧化生長(zhǎng)5000的SiO2層；正面光刻形成四端力敏元件的擴(kuò)散區(qū)圖形，元件的方向與〔110〕方向成45°角；硼擴(kuò)散形成P型擴(kuò)散區(qū)；正面光刻引線孔，反面光刻出形成硅膜所需的圖形，硅膜的邊分別沿〔110〕和〔1
10〕晶向，元件位于硅膜中心部位；正面蒸發(fā)鋁層，光刻形成引出線，熱處理改善接觸；反面通過(guò)化學(xué)腐蝕方法形成硅膜(厚度一般在20μm以下)；最后分片測(cè)試、封裝。
方案二的實(shí)施方法與方案-基本相同，只是材料為n型〔110〕拋光硅片，并采用各向同性腐蝕或機(jī)械方法形成圓形硅膜。
本實(shí)用新型所研制的“中心器件”可以達(dá)到與“邊緣器件”大致相同的靈敏度。但“中心器件”當(dāng)四端力敏元件相對(duì)于硅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(duì)于硅膜的位置偏移為矩形短邊長(zhǎng)度(或圓形直徑)的5％時(shí)，“邊緣器件”的靈敏度變化可達(dá)-50％～+100％，而“中心器件”的靈敏度變化僅為-3％～+5％。
權(quán)利要求
1.一種在硅膜上設(shè)置四端單元件的力敏器件，其特征在于上述的四端單元件(四端力敏元件)設(shè)置在硅膜的中心部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的力敏器件，其特征在于上述的硅膜為矩形和圓形兩種矩形硅膜為(100)n型硅片，邊沿〔110〕和〔1
10〕方向，長(zhǎng)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°。圓形硅膜為(110)n型硅片，四端力敏元件取向與〔110〕晶向夾角為45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所說(shuō)的力敏器件，其特征在于上述的四端力敏元件的長(zhǎng)寬比為1～3，寬度為矩形硅膜短邊長(zhǎng)度(或圓形硅膜直徑長(zhǎng)度)的10％左右。
專利摘要
在硅膜中心部位設(shè)置四端單元件力敏器件是利用某些特定形狀的硅膜的中心部分的應(yīng)力變化緩慢的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。此設(shè)計(jì)可減少器件對(duì)工藝中定位偏差的敏感性，特別是提高了在小型化硅膜上制作器件的現(xiàn)實(shí)性。
文檔編號(hào)H01L29/00GK85201923SQ85201923
公開(kāi)日1986年3月19日 申請(qǐng)日期1985年5月22日
發(fā)明者鮑敏杭 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan