标题: 双面接触式电容压力传感器的工艺流程详解
内容:
工艺流程概述
双面接触式电容压力传感器由3个硅晶片(其中有两个晶片B是一样的)通过硅熔融法进行键合。其制造过程涉及多个关键步骤,包括制备晶片A、键合晶片、刻蚀、封装和金属化处理等。
1. 晶片A制备
晶片A作为传感器的基础,采用N型硅晶体,晶向为<100>晶向,厚度约为(500±10)um,电阻率约为5 ~10Ω·cm²。首先,通过腐蚀工艺在晶片A的两端形成2um的氧化层,接着利用掩膜技术在大沟槽的形状区域进行腐蚀,形成大沟槽(真空腔)形状。
2. 绝缘层淀积
在晶片A的两面淀积150nm厚的SiO₂作为绝缘层,准备与晶片B进行键合。
3. 晶片B制备
晶片B主要用于制作重掺杂的梁。采用P型硅,晶向为<100>晶向,厚度约(400±10)um,电阻率约为2~5Ω·cm²。首先,对晶片B进行硼扩散,以减少梁变形和凹凸不平的情况。接着,进行化学机械抛光,使晶片B表面平滑。
4. 硅熔融键合
在键合前,确保所有晶片清洁无杂质。随后,在室温下将晶片A与晶片B键合在一起,再将其置于1000°C的纯氮环境下进行退火键合。
5. 硅蚀刻
首先,利用离子刻蚀或机械抛光法去除晶片B上的重掺杂层。然后,使用10%的KOH腐蚀晶片B,以获得所需的梁结构。
6. 开引线窗口和排气窗口
在晶片上布置掩膜,利用离子刻蚀法刻出引线窗口和排气窗口。
7. 封装腔
排气窗口刻蚀后,使用LTO封装排气窗口,使腔内的空气压力几乎为零,从而实现绝对压力测量。
8. 刻蚀梁和引线窗口
在BHF溶液中腐蚀出梁和引线窗口,同时腐蚀掉链接层的LTO和SiO₂。
9. 金属化处理
在引线窗口溅射上300nm的AI/Si/Cu金属层,用于引出电容的极板引线。
10. 切割和测试
完成以上所有步骤后,晶体可以被切割并进行性能测试。
图片说明
图片展示了压力传感器的接线方法和工艺流程图,清晰地展示了双面接触式电容压力传感器的关键制造步骤。
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