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- 單晶硅SOI高溫壓力傳感器的研究
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2011/8/23
如何制作與生產(chǎn)適宜高溫環(huán)境下應(yīng)用的壓力傳感器，一直受到國(guó)內(nèi)外眾多生產(chǎn)企業(yè)與用戶的關(guān)注。我國(guó)天津大學(xué)的研究人員也在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下，對(duì)此進(jìn)行了深入的研究和探討。多晶硅高溫壓力傳感器是目前傳感器市場(chǎng)上，用于在高溫壓力測(cè)量領(lǐng)域中替代擴(kuò)散硅壓力傳感器理想產(chǎn)品，但多晶硅在結(jié)構(gòu)上存在長(zhǎng)程無(wú)序性，使多晶硅電阻膜的靈敏度要低于單晶硅電阻膜的靈敏度。如果用單晶硅電阻膜替代多晶硅電阻膜，可以獲得良好的高溫性能和更高的靈敏度，基于這種想法，天津大學(xué)姚素英教授等人，目前正對(duì)單晶硅SOI高溫壓力傳感器的可行性以及制作工藝進(jìn)行深入的研究。
該傳感器用單晶硅材料做應(yīng)變電阻，并以一層SiO2薄膜將硅襯底與應(yīng)變電阻層隔離，形成單晶硅SOI結(jié)構(gòu)。其制作方法是，用硅片直接鍵合減薄的單晶硅SOI材料，襯底為高電阻率P型單晶硅，然后對(duì)單晶硅進(jìn)行高濃度B擴(kuò)散，并用等離子體干法刻蝕電阻條，用LPCVD法雙面淀積Si3N4保護(hù)膜，背面光刻腐蝕窗口，各向異性腐蝕硅杯；最后光刻引線孔，并做多層金屬化。上述步驟完成后，再對(duì)芯片進(jìn)行靜電封接、壓焊、封裝等后道工序。與多晶硅壓力傳感器相比，單晶硅做應(yīng)變電阻材料，具有較高的靈敏度，單晶硅材料具有相同高的縱向和橫向靈敏靈敏因子，有利于設(shè)計(jì)優(yōu)良的壓阻電橋，保證傳感器有最大的輸出；應(yīng)變電阻與襯底之間用SiO2介質(zhì)層隔離，減小了漏電流，顯著提高了傳感器的工作溫度范圍；由于Si與SiO2之間的直接鍵合，接觸面很匹配，沒(méi)有其它過(guò)濾層，避免了附加應(yīng)力的產(chǎn)生，提高了傳感器的電學(xué)與力學(xué)特性；同時(shí)，單晶硅SOI傳感器的制作工藝與傳統(tǒng)的CMOS制作工藝兼容，易于實(shí)現(xiàn)集成化。所以這是一種性能理想的高溫壓力傳感器。
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