本發(fā)明涉及傳感器的，特別是一種硅-玻璃結(jié)構(gòu)傳感器的制備工藝。

背景技術(shù)：

1、由于硅材料具有很好的力學(xué)性能，隨著半導(dǎo)體工藝的成熟，就有了用硅材料制作傳感器的手段。首先，進(jìn)行研究、制作的是硅壓阻式壓力傳感器。硅壓阻式壓力傳感器具有尺寸小、結(jié)構(gòu)與制作工藝簡(jiǎn)單、傳感靈敏度高等特點(diǎn)，不足之處是傳感器的抗干擾能力差,溫度影響大。由硅和玻璃鍵合制作的電容式壓力傳感器除了與硅壓阻式壓力傳感器具有尺寸小、結(jié)構(gòu)、制作工藝簡(jiǎn)單、傳感靈敏度高等特點(diǎn)外，還具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量穩(wěn)定性好、溫度影響小，有理想的零壓特性和過載保護(hù)。

2、現(xiàn)有的硅和玻璃鍵合的壓力傳感器在制造有一個(gè)缺陷，即測(cè)試電容腔體與測(cè)試介質(zhì)腔連通，導(dǎo)致測(cè)試電容值與介質(zhì)成分相關(guān)，從而在某些測(cè)試場(chǎng)合不適用。

3、有鑒于此，本發(fā)明人專門設(shè)計(jì)了一種硅-玻璃結(jié)構(gòu)傳感器的制備工藝，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出了一種硅-玻璃結(jié)構(gòu)傳感器的制備工藝，將測(cè)試電容腔體（電容腔）與測(cè)試介質(zhì)腔體（感應(yīng)腔）分離，測(cè)試過程中，互不干涉影響，克服了目前硅和玻璃鍵合的壓力傳感器所帶來的缺陷。

2、本發(fā)明還提出了一種硅-玻璃結(jié)構(gòu)傳感器。

3、根據(jù)本發(fā)明提供的一種硅-玻璃結(jié)構(gòu)傳感器的制備工藝，包括以下步驟：

4、步驟1，soi硅片氧化：該soi硅片從上到下依次具有厚硅層、硅片氧化層以及薄硅層，位于厚硅層表面設(shè)置第一氧化層，薄硅層表面設(shè)置第二氧化層；

5、步驟2，在薄硅層上刻蝕感應(yīng)腔：位于所述薄硅層表面且遠(yuǎn)離硅片氧化層一側(cè)刻蝕出感應(yīng)腔；

6、步驟3，制作深刻蝕區(qū)域與電極區(qū)域：在第一氧化層上設(shè)置深刻蝕腔區(qū)域以及電極區(qū)域；

7、步驟4，陽(yáng)極鍵合：在超靜環(huán)境中，將襯底玻璃對(duì)準(zhǔn)soi硅片上的感應(yīng)腔，利用加熱、加靜電的鍵合工藝進(jìn)行鍵合，形成鍵合結(jié)構(gòu)；

8、步驟5，制作電容腔以及電極位：在soi硅片上位于深刻蝕區(qū)域與電極區(qū)域內(nèi)進(jìn)行深刻蝕至硅片氧化層上，以分別形成電容腔以及電極位；

9、步驟6，制備封裝結(jié)構(gòu)：在封裝玻璃上開設(shè)孔位，并在封裝玻璃上且位于孔位處鍵合擋塊；

10、步驟7，鍵合結(jié)構(gòu)底部設(shè)置盲孔：在鍵合結(jié)構(gòu)位于襯底玻璃的表面朝向感應(yīng)腔打孔，形成盲孔，盲孔連通感應(yīng)腔與傳感器外部，可用于引入空氣，且盲孔數(shù)量大于等于1；

11、步驟8，去除氧化層：采用boe溶液，去除厚硅層表面剩余的第一氧化層以及電容腔內(nèi)的硅片氧化層；

12、步驟9，封裝：所述擋塊對(duì)應(yīng)電容腔并將擋塊放入電容腔內(nèi)，封裝結(jié)構(gòu)的面與厚硅層的面貼合后進(jìn)行鍵合，鍵合后，擋塊底部與電容腔底部之間的尺寸小于10μm。

13、本發(fā)明的制備工藝通過將測(cè)試電容腔體與測(cè)試介質(zhì)腔體分離，測(cè)試過程中，互不干涉影響。

14、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該制備工藝采用整片晶圓片加工若干個(gè)傳感器，制備完成后進(jìn)行切割，分兩次進(jìn)行切割，第一次切割時(shí)，不能切斷，只需切斷部分封裝玻璃至電極位即可，第二次切割時(shí)，全部切斷，從橫向與縱向的兩個(gè)方向進(jìn)行切割，切割后，形成若干個(gè)傳感器，且位于電極位上方的封裝玻璃掉落。

15、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還包括步驟10，將第一電極與第二電極分別設(shè)置于擋塊與薄硅層上。

16、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟1中，將soi硅片放在1000℃或高于1000℃的氧化爐中進(jìn)行氧化，以使厚硅層表面形成第一氧化層、薄硅層表面形成第二氧化層，其中第一氧化層、第二氧化層的厚度為500-1000nm；且氧化前進(jìn)行清洗，清洗包括以下步驟：

17、將soi硅片放入3號(hào)液中，煮15-20min后，沖洗去離子水；

18、將soi硅片放入1號(hào)液中，煮15min后，沖洗去離子水；

19、將soi硅片放入2號(hào)液中，煮15min后，沖洗去離子水后采用氮?dú)獯蹈桑?/p>

20、其中，所述3號(hào)液采用過氧化氫與硫酸的混合液，混合配比為：1:3或1:4；所述2號(hào)液采用氨水、過氧化氫、去離子水的混合液，混合配比為：1:1:5；所述1號(hào)液采用鹽酸、過氧化氫、去離子水的混合液，混合配比為1:1:5。

21、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟2中，包括以下步驟：

22、步驟21，在第二氧化層表面涂覆光刻膠后勻膠、前烘，再進(jìn)行光刻曝光、顯影出感應(yīng)腔水平橫截面大小的形狀，該形狀為感應(yīng)腔光刻圖形，在第一氧化層表面涂覆光刻膠，最后再后烘；

23、步驟22，采用boe溶液去除感應(yīng)腔光刻圖形內(nèi)的第二氧化層；

24、步驟23，去除第二氧化層表面剩余的光刻膠以及第一氧化層表面的光刻膠；

25、步驟24，在薄硅層上且位于感應(yīng)腔光刻圖形內(nèi)刻蝕出感應(yīng)腔。

26、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟21中，光刻膠采用增粘劑、5214-e分別涂，勻膠時(shí)先采用500rpm轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)3-5秒，再采用1500-3000rpm轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)60-90s，前烘的加熱板溫度為85-96℃，并烘烤4-5min，后烘采用烘箱在120-130℃下烘烤15min。

27、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟23中，采用以下方式去除剩余光刻膠：

28、丙酮超聲3min；

29、酒精超聲3min；

30、將soi硅片放入3號(hào)液中，煮15-20min，沖洗去離子水后采用氮?dú)獯蹈桑?/p>

31、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟24中，配制tmah溶液與過硫酸銨的混合液，并將混合液加熱至60℃；將soi硅片放入混合液中20-30min，即可在薄硅層上刻蝕出感應(yīng)腔；所述tmah溶液與過硫酸銨的配比為100:2.5。

32、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟3中，包括以下步驟：

33、步驟31，在第一氧化層表面涂覆光刻膠后勻膠、前烘，然后光刻曝光、顯影出深刻蝕腔光刻圖形以及電極光刻圖形，最后再后烘；

34、步驟32，去除深刻蝕腔光刻圖形、電極光刻圖形內(nèi)的第一氧化層以及薄硅層表面剩余的第二氧化層；

35、步驟33，去除第一氧化層表面剩余的光刻膠。

36、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟31中，光刻膠采用增粘劑、5214-e分別涂，勻膠時(shí)先采用500rpm轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)3-5秒，再采用1500-3000rpm轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)60-90s，前烘的加熱板溫度為85-96℃，并烘烤4-5min，后烘采用烘箱在120-130℃下烘烤15min。

37、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟33中，采用以下方式進(jìn)行去除光刻膠：丙酮浸泡3min，酒精浸泡3min后沖洗去離子水；將鍵合結(jié)構(gòu)放入3號(hào)液中，煮15-20min后，沖洗去離子水后采用氮?dú)獯蹈伞?/p>

38、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟4中，超靜環(huán)境中將襯底玻璃對(duì)準(zhǔn)soi硅片上的感應(yīng)腔，并使薄硅層的面與襯底玻璃的面接觸在一起，然后在加熱溫度350℃~600℃、加靜電電壓600~1200伏的環(huán)境下進(jìn)行鍵合。

39、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟5中，配制tmah溶液與過硫酸銨的混合液，并將混合液加熱至90℃；將步驟4中鍵合后的樣品放入混合液中做深硅刻蝕，將深刻蝕區(qū)域與電極區(qū)域內(nèi)的厚硅層深刻蝕至硅片氧化層表面，以分別形成電容腔以及電極位；所述tmah溶液與過硫酸銨的配比為100:2.5。

40、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟6中，包括以下步驟：

41、步驟61，采用激光或超聲波方式對(duì)封裝玻璃按預(yù)設(shè)的位置進(jìn)行打孔，形成孔位，為后續(xù)引線做準(zhǔn)備；

42、步驟62，擋塊制備，擋塊采用雙拋氧化硅，先去除其中一面的氧化層，然后用干法蝕刻或濕法蝕刻進(jìn)行減薄，減薄至適應(yīng)電容腔深度后，去除另外一層氧化層并切割至一定長(zhǎng)度和寬度以保證擋塊可以完全覆蓋孔位；

43、步驟63，將封裝玻璃與擋塊背面的拋光面進(jìn)行陽(yáng)極鍵合，并且擋塊需要完全封住封裝玻璃上的孔位。

44、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟7中，盲孔位于感應(yīng)腔以內(nèi)且位于電容腔外側(cè)，盲孔的數(shù)量大于等于一，盲孔采用激光記性打孔。

45、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述步驟9中，在超靜環(huán)境下，將擋塊放入電容腔內(nèi)，并封裝結(jié)構(gòu)的面與厚硅層的面接觸在一起，然后在加熱溫度350℃~600℃、加靜電電壓600~1200伏的環(huán)境下進(jìn)行鍵合。

46、根據(jù)本發(fā)明提供的一種硅-玻璃結(jié)構(gòu)的傳感器，可采用制備工藝進(jìn)行制作，該傳感器包括：

47、soi硅片，所述soi硅片下表面設(shè)置感應(yīng)腔，且上表面設(shè)置電容腔；

48、襯底玻璃，所述襯底玻璃設(shè)置于所述soi硅片下方，且完全覆蓋所述感應(yīng)腔；

49、封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述soi硅片上方；

50、所述封裝結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述soi硅片上方且完全覆蓋所述電容腔的封裝玻璃，設(shè)置于封裝玻璃上，且位于電容腔內(nèi)的擋塊，所述擋塊底面與所述電容腔底部之間的距離小于10μm；

51、所述封裝玻璃上開始孔位，且所述擋塊對(duì)應(yīng)孔位設(shè)置并完全覆蓋所述孔位，所述襯底玻璃上開設(shè)盲孔并貫穿感應(yīng)腔延伸至所述soi硅片。