本發(fā)明屬于mems傳感器，特別涉及電容式傳感器的制作，具體是一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法。

背景技術(shù)：

1、mems（微機(jī)電系統(tǒng)）繼承了集成電路的先進(jìn)制造工藝，相較于傳統(tǒng)傳感器，具有微型化、低成本、高效能和可大批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，并且產(chǎn)能和良品率都很高。

2、基于mems技術(shù)的電容式傳感器的制造方法主要包括犧牲層釋放工藝、晶圓鍵合工藝，以及結(jié)合兩者的改進(jìn)工藝。典型的犧牲層釋放工藝包括在晶圓上沉積氮化硅絕緣層，使用氫氧化鉀濕法蝕刻去除犧牲多晶硅層，最后通過低壓化學(xué)氣相沉積氮化硅來密封蝕刻通道，該工藝流程較為復(fù)雜、制備難度較大、對操作員人的要求較高，從而導(dǎo)致制造過程效率低下，直接影響了產(chǎn)品的有效發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法。本發(fā)明方法是一種新型的基于mems犧牲層釋放的電容式傳感器制造方法，無需刻蝕通道及密封，極大地簡化了工藝流程，降低了制備難度。

2、本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，包括如下步驟：

4、1）選用soi晶圓片作為備片，soi晶圓片自上而下依次為device層、oxide層和handle層；其中，device層上表面用于上電極體和焊點(diǎn)的設(shè)置，device層用于種子層和振膜體的設(shè)置，oxide層用于電容空腔和環(huán)狀支撐壁的設(shè)置、handle層用于襯底層的設(shè)置，handle層下表面用于下電極體的設(shè)置。

5、2）通過mems擴(kuò)散工藝分別對device層和handle層進(jìn)行硼離子摻雜。

6、3）通過mems鍍膜工藝分別對device層上表面以及handle層下表面濺射金屬鉻和金，最終在device層上表面形成上電極金屬層、在handle層下表面均形成下電極金屬層，并且下電極金屬層的整體即形成下電極體。

7、4）在上電極金屬層上璇涂一層光刻膠，利用光刻技術(shù)將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，以光刻膠圖形做掩膜，采用濕法刻蝕技術(shù)對無光刻膠區(qū)域進(jìn)行刻蝕，最終在上電極金屬層形成呈矩形陣列排布的上電極體以及單個(gè)的焊點(diǎn)。

8、5）通過高溫退火工藝分別將上電極金屬層與device層的硅以及下電極金屬層與handle層的硅形成歐姆接觸，并在device層形成hf可穿透的種子層。

9、6）通過device層上的已圖形化的種子層采用hf干法刻蝕技術(shù)透過圖形化的種子層對device層硅下的oxide層進(jìn)行刻蝕，最終在oxide層上位于每個(gè)上電極體正下方的位置釋放形成電容空腔，oxide層剩余部分形成環(huán)狀支撐壁；device層上位于每個(gè)電容空腔頂部的部分形成振膜體，handle層形成襯底層。

10、7）將soi晶圓片進(jìn)行劃片，得到電容式傳感器。

11、進(jìn)一步的，上述制備方法中，soi晶圓片采用四寸晶圓片，device層的厚度為1.5um、oxide層的厚度為0.5um、handle層的厚度為300um。

12、進(jìn)一步的，上述制備方法中，上電極體、電容空腔、振膜體均按5×5矩形陣列排布。

13、進(jìn)一步的，上述制備方法中，上電極層、焊點(diǎn)、下電極層的厚度均為330nm。

14、進(jìn)一步的，上述制備方法中，種子層的材質(zhì)由鉻、金和薄層硅構(gòu)成。

15、進(jìn)一步的，上述制備方法中，硼離子摻雜時(shí)，摻雜溫度為400℃，摻雜時(shí)間為30min。

16、進(jìn)一步的，上述制備方法中，高溫退火時(shí)，高溫退火溫度為400℃，高溫退火時(shí)間為30min。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

18、1）本發(fā)明制備方法極大地簡化了電容式傳感器的制造流程，制備方法簡單，工藝流程少，不僅降低了制備成本，而且還提高了制備效率，非常適合批量生產(chǎn)。

19、2）本發(fā)明制備方法滿足了電容式傳感器小型化設(shè)計(jì)的要求，得到的電容式傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸更小，從而使其具備了高度集成的潛力，有助于將多個(gè)傳感單元集成到較小的空間中。

20、綜上所述，本發(fā)明是基于mems技術(shù)而提出的一種全新的電容式傳感器的制備方法，該方法制備得到的傳感器的體積可控制在較小范圍內(nèi)，制造過程具有出色的一致性，可以實(shí)現(xiàn)高度集成，同時(shí)成本相對較低且容易批量生產(chǎn)。因此，本發(fā)明方法相對于現(xiàn)有技術(shù)而言更具吸引力，能夠在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)生重要的影響。

技術(shù)特征：

1.一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于：soi晶圓片采用四寸晶圓片，device層的厚度為1.5um、oxide層的厚度為0.5um、handle層的厚度為300um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于：上電極體、電容空腔、振膜體均按5×5矩形陣列排布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于：上電極層、焊點(diǎn)、下電極層的厚度均為330nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于：種子層的材質(zhì)由鉻、金和薄層硅構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于：硼離子摻雜時(shí)，摻雜溫度為400℃，摻雜時(shí)間為30min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用hf氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法?，其特征在于：高溫退火時(shí)，高溫退火溫度為400℃，高溫退火時(shí)間為30min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種采用HF氣體穿透種子層來制備電容式傳感器的方法，屬于MEMS傳感器技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先對SOI晶圓片進(jìn)行硼離子摻雜，然后制備上下電極體及焊點(diǎn)，接著進(jìn)行高溫退火形成HF可穿透的種子層，之后制備形成電容空腔、振膜體，最后進(jìn)行劃片即得到電容式傳感器。本發(fā)明是基于MEMS技術(shù)而提出的一種全新的電容式傳感器的制備方法，該方法制備得到的傳感器的體積可控制在較小范圍內(nèi)，制造過程具有出色的一致性，可以實(shí)現(xiàn)高度集成，同時(shí)成本相對較低且容易批量生產(chǎn)。因此，本發(fā)明方法相對于現(xiàn)有技術(shù)而言更具吸引力，能夠在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)生重要的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：王任鑫,李照東,張文棟,張國軍,何常德,賈利成,楊玉華,崔建功
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10