[发明专利]一种敏感电阻压力传感器芯片及加工方法

权利要求书

1.一种敏感电阻压力传感器芯片，它包括有：在单晶硅衬底层所加工成的硅膜片，敏感电阻及压焊点，其特征在于：在硅膜片的内部设置有金刚石敏感电阻，硅膜片与金刚石敏感电阻的侧壁间隔一层用于金刚石敏感电阻与衬底之间绝缘的氧化层；金刚石敏感电阻下方与硅膜片之间的连接层为用于敏感电阻与硅膜片隔离本征金刚石。

2.根据权利要求1所述的敏感电阻压力传感器芯片，其特征在于：在单晶硅衬底表面覆盖有一氮化硅层。

3.根据权利要求1所述的敏感电阻压力传感器芯片，其特征在于：在金刚石敏感电阻上方连接一层用于导电的钛金电极，压焊点处的截面结构与金刚石敏感电阻区域的结构一致。

4.一种敏感电阻压力传感器芯片加工方法，其特征在于：其加工过程为：

（1）以100晶面的单晶硅为衬底，通过低压力化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积生长一层0.5-2um的氮化硅层；

（2）光刻，利用常规光刻技术，刻出阻条及压焊点器件图形；

（3）刻蚀，利用干法或湿法刻蚀实现光刻图形，刻蚀深度为3-6um，若采用湿法刻蚀，得到2-5um的横向刻蚀深度，若用干法刻蚀，应注意调整工艺保留横向刻蚀，使横向刻蚀深度达到1-2um；

（4）氧化，热氧生长一层氧化硅，厚度为2-3um，使底部和侧壁均生长一层氧化层；

（5）刻蚀，利用干法刻蚀，刻蚀掉压焊点和阻条底部的氧化层，保留侧壁的氧化层；

（6）生长金刚石，利用微波等离子体化学气相沉积或者热丝化学气相沉积生长一层本征金刚石，其厚度为2-6um，由于其他氧化层和氮化硅位置以金刚石为敏感电阻本不形核，故该生长为选区生长，只在刻蚀区域生长金刚石；

（7）继续生长金刚石，利用微波等离子体化学气相沉积或者热丝生长一层硼掺杂的金刚石，其厚度为1-2um，电阻率为1*10^-3~1*10²欧姆·cm，由于其他氧化层位置以金刚石为敏感电阻本不形核，故该生长为选区生长，只在金刚石区域生长金刚石，制成的四个电阻组成惠斯通电桥；

（8）去氮化硅层，用磷酸去掉之前生长的氮化硅；

（9）重新氮化硅沉积，利用低压力化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积生长一层氮化硅对芯片进行保护；

（10）刻蚀氮化硅，利用等离子体刻蚀技术，刻蚀出电极区域；

（11）电极制作，利用磁控溅射沉积Ti/Au或者Ti/Pt/Au作为电极，利用lift-off技术制备电极；厚度为Ti：1000-5000A，Au：1000-5000A，Pt：1000-5000A，在600-750℃下退火20-60分钟；

（12）背面硅杯的制作，先对背面进行光刻硅杯图形，刻蚀掉硅杯处的氧化层，随后用氢氧化钾或者四甲基氢氧化铵溶液进行各向异性腐蚀，在单晶硅衬底上得到硅膜片厚度为30-100um。

5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述步骤3-5所得到的是侧壁的氧化层，该氧化层用于金刚石敏感电阻与单晶硅衬底之间的绝缘。

6.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述步骤6-7所加工的金刚石在硅膜片内部。

7.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述步骤1和步骤9所加工的氮化硅膜，若用LPCVD生长，其温度在700-850℃，氨气流量为500-5000立方厘米/分钟，硅烷流量为500-5000sccm，N₂流量为1000-8000sccm；若用PECVD生长，则高频功率为1000-1500瓦特，不加低频功率，SiH₄流量为200-700sccm，NH₃流量为1000-5000sccm，N₂流量为2000-8000sccm，极板间距为8-30毫米。

8.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述步骤5刻蚀过程中，选择刻蚀剂为CF₄，流量为50-500sccm，极板间距为8-30mm，高频功率为100-800瓦。