一种soi压力应变计及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种SOI压力应变计及其制作方法，所述应变计的硅衬底为单晶硅或多晶硅材料，在硅衬底表面形成二氧化硅绝缘薄膜，在绝缘薄膜表面再形成单晶硅或多晶硅薄膜作为力敏电阻制作材料，通过半导体平面工艺形成2个或4个电学性能完全绝缘的力敏电阻，通过内金属引线把力敏电阻连接成半桥或全桥惠斯顿电路。金属内引线是在掺浓硼的单晶硅或多晶硅层表面行走。二氧化硅绝缘薄膜电阻率高达1015Ω-cm，保证力敏电阻之间没有电泄漏。因此可用于工作温度高达300℃以上的军事工业上。由于采用了高浓度的单晶硅或多晶硅材料制作力敏电阻，所以灵敏度和零点的温度系数达到了10-6VB/℃以上。具有高温低漂移的优良特性。
【专利说明】一种SOI压力应变计及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子压力传感器领域，特别是一种SOI压力应变计及其制作方法。【背景技术】
[0002]在中、低量程压力传感器领域中，采用背面受压或充油体不锈钢波纹隔膜正面受压两种结构形式检测系统压力变化。但这两种结构形式都不耐高温，只能在小于125°C环境下工作，而且过载能力差，只能过载3-5倍压力下工作。在大于6-200Mpa的高压传感器领域中，封装结构成为突出予盾。靠O型圈密封已无法抵阻高压情况下的泄漏问题。采用了压敏桥路电阻做在17-4PH不锈钢基座上，再把基座通过氩弧焊、电子束、高能激光束等工艺烧焊在不锈钢外壳的接口端，当压力从17-4PH不锈钢基座背面引入时，就克服了泄漏和过载过小的问题。
[0003]国内外高压传感器中，目前有两种结构形式:一种是溅射膜结构；另一种是超薄型应变计的微熔结构。在17-4PH不锈钢基座的弹性膜区实现溅射膜结构和微熔结构，再与不锈钢外壳烧焊接在一起，保证基座背面受压时能经得住几千公斤压力而不漏气，而基座结构中正面制作的力敏电阻因受到应力作用而产生阻值变化。溅射膜结构是在17-4PH不锈钢基座弹性膜表面，采用溅射技术，先在不锈钢弹性膜表面溅射一层绝缘的氮氧化硅薄膜作绝缘基，再在上面溅射康铜或钼金属薄膜，采用光刻和干法刻蚀技术，把康铜或钼金属层刻蚀成四个力敏电阻，再用金属连线连接成一个惠斯顿电桥。但是这种结构成本高、产量低、成品率低、一致性差、耐绝缘电压低，不适宜于大规模生产。
[0004]因此近几年己逐渐被超薄型应变计的微熔结构所取代。微熔结构中用到的超薄型应变计采用集成电路平面工艺和微机械工艺技术相结合办法制造，可以大规摸生产，一致性好。但是这种超薄型应变计目前国内全靠进口来维持微熔结构的生产。
[0005]目前一般的单晶硅压力传感器，桥路电阻间采用P-N结隔离，存在P-N结反向漏电流，导致输出温度漂移大，不能在高温环境下工作。因此需要可以满足传感器在高温工作环境下的要求的压力传感器，尤其是在航空航天军事工业上更具有迫切需求。而且在力敏电阻之间必须通过铝硅引线连接电阻端点的欧姆接触孔，才有可能形成一个完整的惠斯顿桥路。铝硅内引线在常规设计中，引线从一个欧姆接触孔到另一个欧姆接触孔常常会垮越二个高度不等的台阶，如果台阶稍高就会造成引线的断裂，器件失效。
[0006]因此，如何设计一种能应用于高压、高温压力传感器中的超薄型应变计已成为国内企业、厂家目前的迫切需要。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种稳定性好，能应用于高压、高温压力传感器中的超薄型SOI压力应变计及其制作方法。
[0008]本发明解决其问题所采用的技术方案是:
一种SOI压力应变计，包括压力应变计，所述压力应变计包括SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片从下至上依次包括硅衬底、二氧化硅绝缘薄膜和硅薄膜，所述硅薄膜上设置有两个或四个的力敏电阻，所述力敏电阻上设有内引线通道，所述内引线通道内设置有金属内引线，还包括用于与传感器芯片连接的铝电极，所述力敏电阻通过金属内引线相互连接和/或与铝电极连接组成压力测量电路。
[0009]进一步，所述力敏电阻为单晶硅力敏电阻或多晶硅力敏电阻。
[0010]进一步，所述硅薄膜为掺有硼原子的P型导电层。
[0011]进一步，所述内引线通道下方的硅薄膜上形成有其对应的浓硼扩散基体。
[0012]进一步，所述金属内弓丨线为铝硅引线或铬镍金弓I线。
[0013]具体地，所述硅衬底和硅薄膜由单晶硅或多晶硅组成。
[0014]进一步地，所述硅薄膜及力敏电阻的上表面覆盖有一层氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜与二氧化硅绝缘薄膜形成复合绝缘基体。
[0015]作为上述的一种改进，包括两个力敏电阻，所述力敏电阻之间组成半桥惠斯顿测
量电路。
[0016]作为上述的另一种改进，包括四个力敏电阻，相互之间组成全桥惠斯顿测量电路。
[0017]作为上述的另一种改进，包括两个力敏电阻，每个力敏电阻的两端分别通过金属内引线与铝电极连接形成平行独立对电阻。
[0018]进一步地，所述压力应变计设置于17-4PH不锈钢弹性基座的圆形弹性膜上，所述的力敏电阻分成两组，其中一组力敏电阻与圆形弹性膜的切线平行，另外一组力敏电阻与上述圆形弹性膜的切线相垂直。
[0019]优选地，所述的力敏电阻设置于圆形弹性膜边缘的应力峰值区。
[0020]进一步，所述压力应变计通过玻璃粉的微熔技术与17-4PH不锈钢弹性基座连为一体
一种SOI压力应变计的制作方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1、取SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片包括两层单晶硅片和在两层单晶硅之间的二氧化硅绝缘薄膜，将上层的单晶硅片减薄成2-5 μ m硅薄膜；
步骤2、通过热氧化在SOI绝缘硅片的表面生成氧化层，在氧化层上光刻出浓硼区窗口，用硼乳胶源涂敷表面，通过热扩散形成浓硼扩散基体；
步骤3、在硅薄膜中中掺入硼原子，使其成为P型导电层，并按力敏电阻的阻值设计要求，调节P型导电层方块电阻的大�。�
步骤4、通过热氧化在SOI绝缘硅片上表面层的2-5 μ m硅薄膜上再生成氧化层，通过光刻和干法刻蚀技术反刻形成单晶硅力敏电阻；
步骤5、在单晶硅力敏电阻的电极引线孔处光刻出向外延伸的内引线通道；
步骤6、在SOI绝缘硅片表面蒸镀出铝硅合金层，采用光刻技术，把铝硅合金层刻蚀成金属内引线和铝电极，使力敏电阻形成压力测量电路。
[0021]进一步，步骤6之后还包括以下步骤:采用腐蚀液将SOI绝缘硅片背面的硅衬底减薄至 10-15 μ m。
[0022]进一步，步骤4和步骤5之间还包括以下步骤:
在硅薄膜及单晶硅力敏电阻的表面沉积一层氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜与硅薄膜形成复合绝缘基体，同时将单晶硅力敏电阻覆盖起来。[0023]进一步地，步骤5中、采用光刻技术光刻出电极引线孔窗口，先用F4C干法刻蚀氮化硅薄膜，然后用光刻腐蚀液漂净窗口内的二氧化硅层。
[0024]进一步，步骤4和步骤5之间还包括以下步骤，采用光刻技术光刻出分片槽窗口，然后腐蚀出分片槽。
[0025]优选地，所述压力应变计安装于17-4PH不锈钢弹性膜表面上，在不锈钢弹性基座的17-4PH不锈钢弹性膜表面选择应力峰值区，用丝网印刷法把玻璃粉乳液涂敷在应力峰值区，然后把不锈钢基座放在合适的高温区进行予处理，形成一薄层透明的玻璃层，把压力应变计放在玻璃层表面，进行高温再处理，使应变计通过玻璃层介质与不锈钢弹性体表面粘结在一起。
[0026]本发明的有益效果是:
本发明采用的一种SOI压力应变计，通过基于SOI绝缘硅片形成的SOI薄膜型结构，其厚度能大大减少，仅为10-15微米，而且因为硅衬底和硅薄膜之间形成有二氧化硅绝缘薄膜，代替了 P-N结隔离，减少了器件在高温下的漏电，因而提高了传感器的工作温度范围，能适用于在高温压力传感器中使用，除此之外，本发明通过在力敏电阻上设有内引线通道，力敏电阻通过内引线通道内的金属内引线相互连接和/或与铝电极连接组成压力测量电路，因此从力敏电阻欧姆接触孔到热压脚之间的铝内引线下面就不存在台阶，而且金属内引线和热压脚都作为力敏电阻的沿伸部份，在全桥设计和半桥设计中都连贯一起形成一个整体，能有效提高压力应变计的稳定性。
[0027]本发明采用的一种SOI压力应变计的制作方法，在硅薄膜表面形成单晶硅或多晶硅薄膜作为力敏电阻制造材料。通过半导体平面工艺形成2个或4个电学性能完全绝缘的力敏电阻。通过金属内引线将力敏电阻连接成半桥或全桥惠斯顿电路。由于金属内引线是在掺浓硼的单晶硅或多晶硅层表面行走，二氧化硅绝缘薄膜电阻率高达1015 Ω -cm,保证力敏电阻之间没有电泄漏。因此可用于工作温度高达300°C以上的军事工业上，所以灵敏度和零点的温度系数达到了 10-6VB/°C以上，具有高温低漂移的优良特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0029]图1是本发明SOI压力应变计结构示意图；
图2是本发明SOI压力应变计安装在不锈钢压力基座上的安装结构示意图；
图3是本发明3种实施例应变计的复合版示意图；
图4是本发明圆形弹性膜与力敏电阻的位置关系及应力分布示意图；
图5是本发明SOI绝缘硅片的示意图；
图6是本发明SOI绝缘硅片上生成氧化层的示意图；
图7是本发明SOI绝缘硅片上光刻出浓硼区窗口的示意图；
图8是本发明SOI绝缘硅片上形成浓硼扩散基体的示意图；
图9是本发明SOI绝缘硅片上形成单晶硅力敏电阻的示意图；
图10是本发明SOI绝缘硅片上沉积氮化硅薄膜的示意图；
图11是本发明SOI绝缘硅片上光刻分片槽的示意图；
图12是本发明SOI绝缘硅片上腐蚀出分片槽的示意图； 图13是本发明SOI绝缘硅片上光刻内引线通道的示意图；
图14是本发明SOI绝缘硅片上蒸镀铝硅合金层的示意图；
图15是本发明SOI绝缘硅片上光刻铝引线和铝电极的示意图；
图16是本发明SOI绝缘硅片背面减薄只分片槽的示意图。
【具体实施方式】
[0030]参照图1所示,本发明的一种SOI压力应变计，包括压力应变计104,所述压力应变计104包括SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片从下至上依次包括厚度仅为10-15 μ m的硅衬底1、厚度为Ium的二氧化硅绝缘薄膜2和厚度为2-5 μ m硅薄膜3，所述二氧化硅薄膜2上采用硅硅健合技术和减薄技术形成2-5微米上述的硅薄膜3，其中硅衬底I和硅薄膜3为单晶硅薄膜或多晶硅薄膜，硅薄膜3上用氧化光刻干法刻蚀技术形成有两个或四个电学性能完全绝缘的力敏电阻4，所述硅薄膜3及力敏电阻4的上表面覆盖有一层氮化硅薄膜7，所述氮化硅薄膜7与二氧化硅绝缘薄膜2形成复合绝缘基体，所述氮化硅薄膜7及力敏电阻4上设有向外延伸的内引线通道41，所述内引线通道41下方的硅薄膜3上形成有其对应的浓硼扩散基体6，所述内引线通道41内设置有金属内引线5，其中金属内引线5可以为铝硅引线或铬镍金引线。还包括热压脚105和用于与传感器芯片连接的铝电极51，所述力敏电阻4通过金属内引线5及掺浓硼扩散基体6引线相互连接和/或与铝电极51连接组成压力测量电路。
[0031]进一步，所述力敏电阻4的材料可以为单晶硅、多晶硅、康铜、钼金铜或其他金属层组成。
[0032]进一步，所述硅薄膜3为掺有硼原子的P型导电层。
[0033]进一步，所述压力应变计的边缘设有便于在制作时进行分片的分片槽9。
[0034]SOI绝缘硅片是一种目前国内外能大规模生产的硅材料基片。它是由两个晶圆硅片通过(SBD)硅-硅键合技术和减薄工艺实现上表层(几微米厚度)硅膜与下部硅衬底I(0.4mm - lmm)之间固-固结合，中间通过一层I微米厚的二氧化娃绝缘薄膜2隔开。这种SOI绝缘硅片目前国际上被广泛应用于高速集成电路上。而本发明却是用于制造超薄型高温低漂移压力应变计的硅衬底I基片。
[0035]在制作或定制SOI绝缘硅片时，上表层的力敏电阻4采用高浓度的体硅作材料。采用高浓度体硅作力敏电阻4材料，优点是杂质分布均匀。因为它是通过直拉单晶锭切片制成，没有热扩散或离子束注入引起杂质分布不均匀的现象。保证四个桥路的力敏电阻4阻值对称相等，保证了应变计在电学性能上一致性好、惠斯顿桥路输出零点小、零点和灵敏度温度系数小等优点。缺点是灵活机动性差。热扩散或离子束注入可以通过再分布扩散工艺调节方块电阻的阻值符合设计要求。
[0036]在力敏电阻4之间必须通过铝硅引线连接电阻端点的欧姆接触孔，才有可能形成一个完整的惠斯顿桥路。铝硅内引线在常规设计中，引线从一个欧姆接触孔到另一个欧姆接触孔常常会垮越二个高度不等的台阶，如果台阶稍高就会造成引线的断裂，器件失效。本发明中采用浓硼扩散基体6作为力敏电阻4引线的延伸基体和热压脚105基体，因此从力敏电阻4欧姆接触孔到热压脚105之间的金属内引线5下面就不存在台阶了，而且金属内引线5和热压脚105都作为力敏电阻4的沿伸部份，在全桥设计和半桥设计中都连贯一起形成一个整体，能有效提高压力应变计的稳定性。如图3所示。把欧姆接触孔从原来仅是力敏电阻4两个端点上很小的两个接触孔扩大为金属内引线5和热压脚105下面全是欧姆接触孔，而金属内引线5设计尺寸比欧姆接触孔尺寸大8um (假设光刻套准精度为4um)，在金属内引线5的设计区域内采用高浓度杂质源进行硼扩散，保证表面有很高的表面杂质浓度，这就保证金属内引线5与欧姆接触孔具有非�：玫呐纺方哟ィＶち似骷奈榷ǹ煽亢透叱善仿�。
[0037]二氧化硅是一种非�：玫木堤澹哂幸恢盅褂αο凳庇Ρ浼莆∽刺保庵盅褂α统晌荒芎鍪拥谋湫我蛩�。本发明在所述硅薄膜3及力敏电阻4的上表面覆盖有一层氮化硅薄膜7，所述氮化硅薄膜7与二氧化硅绝缘薄膜2形成复合绝缘基体，在二氧化硅表面复盖一层涨应力的氮化硅，就可以平衡二氧化硅压应力，避免应变计的变形，除此之外力敏电阻4位于氮化硅薄膜7和二氧化硅绝缘薄膜2中间，保证了力敏电阻4的稳定可靠。
[0038]参照图2所示,还包括17-4PH不锈钢基座,所述17-4PH不锈钢基座又称沉淀硬化型不锈钢弹性基座，一种17-4PH弹性系数非常好的不锈钢材料，所述弹性基座8包括杯体82，所述杯体82顶部的中正面为较薄的不锈钢圆形弹性膜81，所述圆形弹性膜81上通过高温处理形成一薄层透明的玻璃层83，所述压力应变计104放置在玻璃层83表面通过高温处理后与玻璃层83、圆形弹性膜81形成微熔结构，使压力应变计能通过玻璃层83与不锈钢圆形弹性膜81粘合连成一体。其中压力基座上还设有PCB线路板84，设置于PCB线路板84上的传感器芯片通过铝引丝或金丝(图中未给出)与压力应变计的铝电极51连接。
[0039]进一步，所述的力敏电阻4设置于圆形弹性膜81边缘的应力峰值区。
[0040]所述SOI压力应变计分别有三种不同结构的【具体实施方式】，其中图3为三种压力应变计的复合版示意图:
实施例1，所述压力应变计为半桥应变计，面积为1.5mm*0.5mm。适用于17-4PH弹性膜孔径为C 3.3-3.5_的弹性基座8。包括两个力敏电阻4，所述力敏电阻4之间组成半桥惠斯顿测量电路，当弹性基座8背部受压时，其中靠近圆形弹性膜81边框的力敏电阻4受到负应力的作用，其阻值会变�。拷残蔚阅�81中心的力敏电阻4收到正应力的作用，其阻值变大。当这两个力敏电阻4组成的半桥惠斯顿测量电路和传感器芯片内的固定电阻联结成惠斯顿全桥电路时，桥路失去平衡，在桥路输出端产生一个与背部受到的压力成正比的电信号。
[0041]设Vcc为电源电压，Λ R1ZiR1= Δ R4/R4为边缘电阻变化率，Λ R2/R2= Δ R3/R3为中心电阻变化率，因此受力后电桥输出电压为:
Δ V= ( ( Δ R1A1) — ( Δ R2/R2)) + ( ( Δ R4/R4) — ( Δ R3/R3)〕
当电桥电阻值处于对称情况下，即R1=R2=R3=R4时，则受力后电桥输出电压为:Δ V=2 ( ( Δ R1A1) — ( Δ R2/R2)〕。
[0042]上述半桥应变计在使用上受到圆形弹性膜81具体尺寸的限制。当弹性膜直径变大时，R2和R3就会偏离应力峰值区，造成灵敏度下降及非线性系数变大。这种应变计在大量程的高压领域中广为应用。当传感器量程要求比较低时，为了保证一定的灵敏度和信号输出幅度，在圆形弹性膜81厚度加工精度受到限制的情况下，只有依靠加大圆形弹性膜81面积才能保证有足够的灵敏度输出。例如把直径放到IOmm以上甚至更大。在这种情况下，上述半桥应变计就无法适用了。
[0043]实施例2，所述压力应变计为全桥应变计，面积为lmm2。包括四个力敏电阻4，力敏电阻4相互之间组成全桥惠斯顿测量电路。如图4所示，其中的两个电阻R2、R3与圆形弹性膜81的切线相平行，另外二个电阻Rl、R4与上述圆形弹性膜81的切线相垂直(即圆形弹性膜的径向方向)，这种全桥应变计使用灵活性大，适用于中低量程的高温微熔压力传感器。本发明中全桥应变计就能弥补上述半桥应变计的缺陷。把全桥应变计用玻璃粉微熔粘贴在圆形弹性膜81边缘应力峰值区，这样既避免了由于圆形弹性膜81面积过大而带来的大绕度效应，同时又保证了传感器的线性度和足够的灵敏度。上述这种杯式结构的电阻位置和应力分布如图4所示。由图中可见，径向电阻越接近边缘输出越大，且非线性误差领域越宽。
实施例3，所述压力应变计为自由度很大的平行双电阻应变计，包括两个力敏电阻4，每个力敏电阻4的两端分别通过金属内引线5与铝电极51连接形成平行独立对电阻。由于它是平行双电阻应变计，可以在圆形弹性膜81边缘的应力峰值区粘贴。它可以独立粘贴成径向应力区，也可以独立粘贴成切向应力区。无论圆形弹性膜81半径多大，都可以获得最佳的灵敏度和线性度。
[0044]一种上述SOI压力应变计的制作方法，其特征在于包括以下步骤:
1、制作SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片包括厚度为0.3-0.5毫米单面抛光的两层单晶硅片，其中一片抛光表面热氧化生长I微米厚二氧化硅绝缘薄膜2，然后在H2SO4:H2O2=1:1溶液中浸泡几个小时，使表面形成大量的OH-原子团，然后经清洁处理后甩干表面，立即将二片单晶硅片的抛光面合在一起，从片中心位置加压，使二片硅片合为一体。再放在900° C氧化炉中先湿氧氧化三小时，再干氧氧化四小时，使二片硅片牢牢地键合在一起。将上层的单晶硅片减薄成至2-5 μ m成硅薄膜3，并抛光表面，成为SOI绝缘硅片待用，如图5所示。所述SOI绝缘硅片也可以采用SMOX技术或SMART-CUT技术实现，但设备要求相对较高。
[0045]2、通过热氧化在SOI绝缘硅片的表面生成4000A氧化层101，如图6所示，然后在氧化层101上光刻出浓硼区窗口 102，如图7所示，用硼乳胶源涂敷表面，经烘箱烘干后，在1040°C硼扩散炉中，用氮气作保护，热扩散30分钟，形成浓硼扩散基体6，如图8所示；然后用稀HF溶液漂净表面硼硅玻璃。用四探针测量备片，保证方块电阻Rs〈10Q/ 口。
[0046]3、在900° C氧化炉中，用干氧气体作保护气体，活化硼原子30分钟。然后漂净表面氧化层，清洗烘干待用。
[0047]4、采用离子束注入技术或热扩散技术，在硅薄膜3中掺入硼原子，使其成为P型导电层，并按力敏电阻4的阻值设计要求，调节P型导电层方块电阻的大�。蛊浞仙杓埔�。
[0048]5、通过热氧化在SOI绝缘硅片上表面层的2-5 μ m硅薄膜上再生成氧化层，通过光刻和干法刻蚀技术反刻形成单晶硅力敏电阻4，，使电阻区以外广大区暴露Ium厚的热氧化层，如图9所示。
[0049]6、通过LPCVD沉积技术在硅薄膜3及单晶硅力敏电阻4的表面沉积一层1500A的氮化硅薄膜7，所述氮化硅薄膜7与硅薄膜3形成复合绝缘基体，同时将单晶硅力敏电阻覆盖起来如图10所示，能保证力敏电阻4具有耐高温、耐高压、稳定等优良特牲。[0050]7、采用光刻技术，在氮化硅薄膜7上分片槽9的位置处光刻出分片槽窗口 91，如图11所示，先用F4C干法刻蚀窗口内的氮化硅薄膜7，然后用光刻腐蚀液漂净窗口内的二氧化硅层，腐蚀出分片槽9，如图12所示。
[0051 ] 8、采用光刻技术在单晶硅力敏电阻的电极引线孔处光刻出向外延伸的电极引线孔窗口，先用F4C干法刻蚀氮化硅薄膜7，然后用光刻腐蚀液漂净窗口内的二氧化硅层，形成内引线通道41，如图13所示。
[0052]9、在SOI绝缘硅片表面蒸镀铝硅合金层103，厚度1.5-2.0um，如图14所示，采用光刻技术，把铝硅合金层103刻蚀成金属内引线5和铝电极51，使力敏电阻4形成压力测量电路，如图15所示。
[0053]10、对正面进行保护，背面采用KOH腐蚀液腐蚀硅衬底I至10-15um，使压力应变计分离，形成单片的SOI高温低漂移压力应变计，如图16所示。
[0054]11、在不锈钢弹性基座8的不锈钢弹性区表面选择应力峰值区，用丝网印刷法把玻璃粉乳液涂敷在应力峰值区，然后把不锈钢弹性基座8放在合适的高温区进行予处理，形成一薄层透明的玻璃层83，把压力应变计104放在玻璃层83表面，进行高温再处理，使应变计通过玻璃层83与不锈钢弹性基座8表面粘结在一起。
[0055]当制作上述的压力应变计时，需要厚度为0.4-0.6mm六英寸晶圆片经过减�。詈蠓掷氤�23500片厚度仅10-15um尺寸仅0.5*1.5mm超薄超微型的应变计是一个难度较高的工艺操作。具体工艺流程如下:
I，在净化环境中，先用美国进口的Primer试剂在匀胶台上匀涂在晶圆片的正面，在205°C热板上烘焙5分钟。在操作流程中，防止尘埃进入硅片表面，否则将造成尘埃点周围形成一个针孔，腐蚀液将从针孔处进入到硅片表面，造成尘埃周围一大片应变计被破坏，造成器件失效。
[0056]2、在净化环境中，再用美国进口的Protex试剂在匀胶台上匀涂晶圆片的正面，在205 °C热板上烘焙5分钟。
[0057]3、将该晶圆片固定在自制的特殊夹具上，倒上腐蚀剂，腐蚀硅片，直至应变计的分片槽9暴露，终止腐蚀。
[0058]4、将腐蚀后的晶圆片放在有机溶剂中，晶圆片便自动分离成无数个小的应变片，再经无水乙醇溶解附在应变计表面的有机溶剂，再把应变计放在自制的冲洗器皿容器中，用高净(Ρ=18ΜΩ)去离子水冲洗应变计，约半小时左右，直至流出的水的电阻率>10 ΜΩ，终止冲洗。
[0059]5、将自制的冲洗器皿连同应变计一起放入干燥箱内烘干待用。
[0060]6、将应变计倒到干净的滤纸上，镜检应变计，报废的去掉，留下好的计数入库。
[0061]以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种SOI压力应变计，包括压力应变计，其特征在于:所述压力应变计包括SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片从下至上依次包括硅衬底、二氧化硅绝缘薄膜和硅薄膜，所述硅薄膜上设置有两个或四个的力敏电阻，所述力敏电阻上设有内引线通道，所述内引线通道内设置有金属内引线，还包括用于与传感器芯片连接的铝电极，所述力敏电阻通过金属内引线相互连接和/或与铝电极连接组成压力测量电路。
2.根据权利要求1所述的一种SOI压力应变计，其特征在于:所述内引线通道下方的硅薄膜上形成有其对应的浓硼扩散基体。
3.根据权利要求1所述的一种SOI压力应变计，其特征在于:所述硅薄膜及力敏电阻的上表面覆盖有一层氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜与二氧化硅绝缘薄膜形成复合绝缘基体。
4.根据权利要求1所述的一种SOI压力应变计，其特征在于:所述压力应变计设置于17-4PH不锈钢弹性基座的圆形弹性膜上，所述的力敏电阻分成两组，其中一组力敏电阻与圆形弹性膜的切线平行，另外一组力敏电阻与上述圆形弹性膜的切线相垂直。
5.根据权利要求4所述的一种SOI压力应变计，其特征在于:所述的力敏电阻设置于圆形弹性膜边缘的应力峰值区。
6.根据权利要求4所述的一种SOI压力应变计，其特征在于:所述压力应变计通过玻璃粉的微熔技术与17-4PH不锈钢弹性基座连为一体。
7.—种权利要求1至6任一所述SOI压力应变计的制作方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1、取SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片包括两层单晶硅片和在两层单晶硅之间的二氧化硅绝缘薄膜，将上层的单晶硅片减薄成2-5 μ m硅薄膜； 步骤2、通过热氧化在SOI绝缘硅片的表面生成氧化层，在氧化层上光刻出浓硼区窗口，用硼乳胶源涂敷表面，通过热扩散形成浓硼扩散基体； 步骤3、在硅薄膜中中掺入硼原子，使其成为P型导电层，并按力敏电阻的阻值设计要求，调节P型导电层方块电阻的大�。� 步骤4、通过热氧化在SOI绝缘硅片上表面层的2-5 μ m硅薄膜上再生成氧化层，通过光刻和干法刻蚀技术反刻形成单晶硅力敏电阻； 步骤5、在单晶硅力敏电阻的电极引线孔处光刻出向外延伸的内引线通道； 步骤6、在SOI绝缘硅片表面蒸镀出铝硅合金层，采用光刻技术，把铝硅合金层刻蚀成金属内引线和铝电极，使力敏电阻形成压力测量电路。
8.根据权利要求7所述的一种SOI压力应变计的制作方法，其特征在于:步骤4和步骤5之间还包括以下步骤: 在硅薄膜及单晶硅力敏电阻的表面沉积一层氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜与硅薄膜形成复合绝缘基体，同时将单晶硅力敏电阻覆盖起来。
9.根据权利要求8所述的一种SOI压力应变计的制作方法，其特征在于:步骤5中、采用光刻技术光刻出电极引线孔窗口，先用F4C干法刻蚀氮化硅薄膜，然后用光刻腐蚀液漂净窗口内的二氧化硅层。
10.根据权利要求7所述的一种SOI压力应变计的制作方法，其特征在于:步骤4和步骤5之间还包括以下步骤，采用光刻技术光刻出分片槽窗口，然后腐蚀出分片槽。
【文档编号】G01L1/18GK103712721SQ201310719756
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】沈绍群, 罗小勇, 梁栋汉, 阮炳权 申请人:新会康宇测控仪器仪表工程有限公司
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