[发明专利]一种压力传感器用晶片结构及该晶片结构的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器的制造领域，具体涉及一种压力传感器用晶片结构及该晶片结构的加工方法。

背景技术

传统方式在制作压力传感器时，通常需要将背面硅衬底刻蚀干净，保留表面的薄膜层和器件，刻蚀的目的是使得压力膜变薄，在对压力进行测试时，压力膜越薄，其受力变形就越大，检测压力的效果也就越明显，精度也就越高。

现有技术一般使用100或者111晶向硅片作为晶片的底硅，目前存在两种底硅处理方式：

一、干法刻蚀背腔，该技术是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，使用干法刻蚀背腔技术，不会造成刻蚀时的倾斜角度，可以有效节省晶片的整体面积，但干法刻蚀速率均匀性较差，会导致底硅背腔的尺寸差异较大，很难补偿，形貌不好控制等问题。

二、湿法腐蚀，如图1所示，该方式是将晶片置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀溶掉。使用湿法腐蚀方法腐蚀100晶向圆片，此方法可以有效的避免硅片内均匀性差，形貌不好控制等问题，但是由于腐蚀后形貌有倾斜角度α，α为54.7度，导致腐蚀形成的凹槽开口尺寸A大于底部尺寸B，半导体元件的尺寸为B，晶片的实际大小应当大于开口处最大尺寸A，同样大小的半导体元件，则存在腐蚀倾斜角度的晶片的整体面积较大，导致晶片面积增加而增加相应的生产成本，而湿法腐蚀对111晶向圆片不适用，不能够对其进行腐蚀。

因此，有必要提出一种保证底硅处理后硅片内均匀性较好，避免出现硅片的划伤等问题，且不会出现倾斜角度，保证凹槽开口处与底部的尺寸一致，同样尺寸大小的半导体元件所对应的晶片的整体面积较小，从而降低生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种采用110晶向底硅的压力传感器用晶片结构及该晶片结构的加工方法，从而避免出现底硅处理后硅片内均匀性较差的问题，减小或避免硅片内的划伤，且避免腐蚀倾斜角度的形成，减小晶片的面积，降低生产成本。

根据本发明的目的提出的一种压力传感器用晶片结构，包括依次设置的底硅、氧化层、顶硅以及半导体元件，所述底硅为110晶向底硅，所述底硅的底部设置有凹槽，所述凹槽的位置及开口大小与所述半导体元件相对应，所述凹槽的深度等于所述底硅的厚度。

优选的，所述底硅的底面上设置有一层保护膜。

优选的，所述保护膜为氧化层与氮化硅的组合膜。

优选的，所述凹槽横截面为矩形结构。

一种压力传感器用晶片结构的加工方法，具体步骤如下：

一、选择采用110晶向圆片作为底硅的晶片，所述晶片包括依次设置的底硅、氧化层与顶硅；

二、在炉管内对底硅的表面生长保护膜；

三、根据压力传感器的要求，在晶片的表面制作半导体元件；

四、对底硅底面上的保护膜进行刻蚀，在保护膜上形成凹槽图形，所述凹槽图形的位置和宽度尺寸与所述半导体元件相对应，为凹槽的腐蚀形成做准备；

五、以步骤四之后得到的保护膜为掩模，采用湿法腐蚀方式对底硅进行腐蚀，将保护膜上的凹槽图形转移到底硅上，直至所述氧化层，在底硅上形成矩形结构的凹槽。

优选的，所述第五步骤后还包括根据压力传感器的需要去除保护膜的步骤。

优选的，所述步骤四中刻蚀方式为光刻加腐蚀。

优选的，所述湿法腐蚀方式的腐蚀液为KOH或NaOH或NH₄OH。

与现有技术相比，本发明所述的压力传感器用晶片结构及该晶片结构的加工方法的优点是：通过采用110晶向底硅作为晶片结构的底硅，采用湿法腐蚀方式腐蚀底硅背腔形成凹槽，使得硅片内均匀性较好，底硅表面的划伤较小，根据110晶向底硅的晶向特点，腐蚀形成的凹槽一般为直口，横截面为矩形结构，避免出现腐蚀倾斜角度，使得凹槽的开口处的尺寸与底部的尺寸大小一致，不会造成晶片的面积增加等问题，从而降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的压力传感器用晶片结构的示意图。

图2为本发明公开的压力传感器用晶片结构保护膜刻蚀后的结构示意图。

图3为本发明公开的压力传感器用晶片结构的示意图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：