[发明专利]基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的制备工艺流程

说明书

一种基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的制备工艺流程，基于SOI晶片进行制备，包括以下步骤：刻蚀对准标记、离子注入及激活、湿法腐蚀体硅、释放欧姆接触区及薄膜表面、制备金属电极、体硅释放、埋氧层释放、器件硅释放、切割装配、封装。其有益效果是：设计针对基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的制备工艺流程，实现了传感器件的批量大规模生产，降低传感器件成本，同时保证了传感器的可靠性。工艺的优化保证了工艺步骤的最简化和生产周期的最小化。

技术领域

本发明涉及传感器微加工领域，特别是一种基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的制备工艺流程。

背景技术

近些年来，泛在电力物联网成为了能源工业发展的新态势。泛在电力物联网通过构建与电力网络相配套的信息网络，实现对电力网络的状态监测和信息感知。利用先进传感节点，获取电网及设备信息，可以有效实现网络及设备故障预测与故障诊断。

电场测量是电力网络信息感知环节中重要的一环，通过电场测量可以对电网电压进行反推，以实现电压的非接触式测量，从而实现电网信息的实时监测。同时，电场测量还可以用于近电警告、气象监测、雷电预警等应用中。近些年，微型电场传感器件被广泛研究，研究团队提出了基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件。

本发明针对基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件进行工艺设计。该静电压阻式电场传感器的结构，包括硅薄膜、金属薄膜、硅弹簧、金属电极、压阻区域、绝缘层、衬底。

该传感结构相对复杂，涉及薄膜释放、压阻材料与薄膜耦合等问题，在小尺寸、高精度、高可靠性性能的要求下，需要对关键步骤进行特殊设计，以满足微加工工艺需求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的加工方法，即采用微加工工艺，利用绝缘体上硅晶片即SOI晶片为材料，提供一种工艺可靠、加工周期短的基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的加工工艺流程。

为了实现上述发明目的，设计了一种基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的生产工艺。具体设计方案为：

一种基于静电力和压阻效应的微型电场传感器件的制备工艺流程，其特征在于，采用SOI晶片进行加工，包括以下步骤：刻蚀对准标记、离子注入及激活、湿法腐蚀体硅、释放欧姆接触区及薄膜表面、制备金属电极、体硅释放、埋氧层释放、器件硅释放、切割装配、封装。

刻蚀对准标记步骤中：利用光刻技术及ICP刻蚀技术在SOI表面刻蚀对准标记；

离子注入及激活步骤中：首先在器件硅表面制备一层保护层，再选定合适的掺杂能量及掺杂剂量，使掺杂离子轰击器件硅实现半导体硅薄膜图形化的压阻部分掺杂，形成欧姆接触区，然后经过高温退火以激活离子掺杂区，同时在体硅表面形成一层氧化硅；

湿法腐蚀体硅步骤中：以图形化的氧化硅作为硬掩模，湿法腐蚀体硅，体硅厚度保留30±1um；

释放欧姆接触区及薄膜表面步骤中：刻蚀器件硅表面的保护层，暴露出压阻掺杂欧姆接触区域以及自由振动薄膜区域；

制备金属电极步骤中：在器件硅表面蒸镀一层金属，并利用光刻和腐蚀或剥离技术图形化金属电极；

体硅释放步骤中：利用干法腐蚀的方法将剩余体硅去除；

埋氧层释放步骤中：利用ICP刻蚀技术将薄膜对应部分的埋氧层去除；

器件硅释放步骤中：利用刻蚀方法图形化释放器件硅，释放出硅弹簧，使薄膜可以自由振动；

切割装配步骤中：利用激光切割方式将晶圆切割成小片，并进行装配；

封装步骤中：将制备得到的传感器件进行打线封装。

附图说明