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。
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。