[发明专利]一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法，敏感芯片包括开设有金属化通孔的衬底和微电极，微电极通过覆盖通孔金属化的位置，与所述金属化通孔进行电连接，制备方法包括以下步骤：在衬底上形成第一钝化层，并沉积第一金属层，完成图形化制作；在衬底裸露位置制作出通孔；在衬底及通孔内壁上形成第二钝化层；在第二钝化层上形成金属种子层；电镀铜层，填充通孔；抛光衬底；在衬底上沉积第三和第四钝化层；在衬底上表面对应通孔的位置，去除第三和第四钝化层；在衬底上表面制作出微电极；在衬底下表面对应通孔的位置，去除第三钝化层和第四钝化层，得到芯片。本发明有效减小了芯片尺寸，降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造工艺领域，具体涉及一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法。

背景技术

电化学传感器在空气与水质检测中应用广泛，其原理为：被检测物质在电化学传感器工作电极(即敏感电极或者感应电极)表面发生电化学反应，化学能转化为电信号，形成被测物质特性与电信号的相关关系，从而通过获取工作电极上的电信号，可获得被测物质的有无，或者浓度等参数。

目前，电化学传感器的小型化、集成化以及智能化已成为传感器行业的发展和研究方向。其中，电化学敏感芯片是实现传感器小型化与集成化的有效途径。在保证敏感芯片小体积，小面积的同时，实现敏感芯片的微型电极与外部电路高效的电连接，是实现传感器小型化的关键。通过此电连接，敏感芯片可与外部电路进行信号传输、电能供给。

对于电化学敏感芯片，目前主要采用金丝焊接技术实现微型电极与外部电路的连接，但是此技术不利于小型化，同时也增加了成本，具体原因如下：

金丝焊接技术要求在敏感芯片上设计与微型电极实现电连接的焊盘，作为金丝焊接的连接点。金丝一端焊接到焊盘上，一端焊接到外部电路上，实现微型电极与外部电路的电连接。但是，焊盘的设计增加了敏感芯片的尺寸，传感器尺寸也随之增大，不利于其小型化，同时也增加了成本。另外，需要对金焊丝进行胶封，保护金焊丝不受待测样品或外力损伤，同时阻止金焊丝与待测样品的接触。但是，胶封工艺难度大，一致性差，另外，在金焊丝上点密封胶，增大了敏感芯片的整体厚度，对传感器的小型化集成带来了负面影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法，从而解决了现有技术中必须设计焊盘，导致芯片尺寸、成本的增加，以及采用胶封使得芯片的一致性差和厚度增加的技术问题，从而达到有效减小芯片面积与体积，降低制备成本的目的。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片，包括开设有金属化通孔的衬底和微电极，所述微电极通过覆盖通孔金属化的位置，与所述金属化通孔进行电连接。

一种上述电化学敏感芯片的制备方法，包括以下步骤：

提供一衬底，通过热氧化在所述衬底的上表面形成第一钝化层；

在所述第一钝化层上沉积第一金属层，进行光刻与刻蚀，利用等离子刻蚀分别去除裸露的第一金属层和第一钝化层，制作出图形化的第一钝化层和第一金属层；

在所述衬底去除第一钝化层和第一金属层的位置制作出通孔；

利用缓冲液去除剩余的第一钝化层和第一金属层；

通过热氧化在所述衬底及通孔内壁上形成第二钝化层；

在所述第二钝化层上直流溅射金属种子层；

在所述金属种子层上电镀一铜层，填充所述通孔；

通过抛光，去除所述衬底上下表面的第二钝化层、金属种子层以及铜层；

通过等离子体增强化学气相沉积，在所述衬底上沉积第三钝化层和第四钝化层；