Способ изготовления датчиков давления

 

Использование: в измерительной технике. Сущность изобретения: на кремниевой пластине создают пленку термического окисла и фотолитографией формируют в пленке окна под тензорезисторы. Проводят полное легирование в окна и разгонку легирующей примеси в окислительной атмосфере, создавая при этом пленку из SiО2 и под тензорезисторами. На противоположной тензорезисторам стороне пластине в пленке SiO2 формируют окна под профили и углубления по периметру датчиков. Вытравливают профили и углубления. Кремниевую пластину соединяют с несущей пластиной. Можно соединять кремниевую пластину с несущей через покрытую двуокисью кремния дополнительную пластину, содержащую сквозные отверстия, соответствующие профилю тензочувствительных, элементов и совмещенную с первой кремниевой пластиной. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении малогабаритных полупроводниковых датчиков давления.

Известен способ изготовления датчиков давления, включающий формирование на пластине кремния тензочувствительных схем, разделение пластины на отдельные элементы и соединение отдельного элемента с основанием (Ko W.H. Suminto I. T. and Leh G.I. "Bonding Techniques for Microsensors", Micromachining and Micropackaging of Transducers, Elsevier. Science Publichers B.V. Amsterdam, 1985, p. 41-61.

Недостатками данного способа являются низкая производительность, обусловленная единичной сборкой чувствительного элемента с основанием, и необходимость применения сложной оснастки для сборки, обеспечивающей центрирование деталей.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является способ изготовления датчиков давления, предусматривающий формирование в кремниевой пластине углублений в областях чувствительных элементов до образования воспринимающих давление мембран, соединение пластины со сформированными мембранами с несущей пластиной и разрезка полученной структуры на отдельные датчики (пат. США N 4384899, 09.11.81, H 01 L 21/02, НКИ 148/15).

Недостатком известного способа является низкий процент выхода годных, обусловленный локальными участками несоединившегося кремния с несущей, возникающими из-за наличия дефектов выступающего характера на пластине кремния и несущей пластине, скапливания в областях соединений газов, выделяющихся при температурной обработке в процессе соединения, и неплотным прижатием пластины кремния и несущей вследствие наличия реальной неплоскостности данных пластин. Реализация способа требует также приложения значительных усилий прижатия пластин, что усложняет технологическую оснастку и дополнительно снижает выход из-за возможных разрушений пластин.

В изобретении повышение выхода годных изделий достигается за счет формирования на пластине кремния вокруг отдельных датчиков зон с уменьшенной толщиной и локализации тем самым усилий прижатия в требуемых участках соединений пластин, снижения вероятности попадания выступающих дефектов в участки соединений, более полного прижатия соединяемых поверхностей с реально существующей неплоскостностью и отвода выделяющихся газов по данным зонам.

Согласно изобретению в способе изготовления датчика давления, включающим формирование локальным легированием через окна в пленке диоксида кремния тензочувствительных элементов с контактными площадками, травление под элементами профилей до образования воспринимающих давление мембран, соединения пластины кремния со стороны профилей с несущей пластиной и разделение полученной структуры на отдельные датчики, после формирования тензочувствительных элементов со стороны противоположной профилям формируют на поверхности пластины второй слой диоксида кремния, одновременно с травлением профилей под тензочувствительными элементами проводят формирование травлением зон с толщиной до 0,05.0,3 толщины исходной пластины по периметру тензочувствительных элементов с выходом на края пластины, а формирование контактных площадок осуществляют после присоединения пластины к несущей пластине. Дополнительно в процессе соединения прижим кремниевой пластины к несущей пластине осуществляют через покрытую диоксидом кремния дополнительную кремниевую пластину, содержащую сквозные отверстия, соответствующие профилю элементов и совмещенную с первой кремниевой пластиной.

На фиг. 1 изображен фрагмент пластины кремния (1) со сформированными травлением под тензочувствительными элементами профилями (2) и зон (3) с толщиной 0,05.0,3 исходной толщины пластины по периметру тензочувствительных элементов с выходом (4) данных зон на край пластины (5). На фиг. 2-6 изображены сечения данного фрагмента на отдельных стадиях способа.

На фиг. 2 изображена пластина кремния (1) толщиной hисх. со сформированными локальным легированием тензочувствительными элементами (6) и созданной на поверхности пленкой SiO2 (7).

На фиг. 3 изображена пластина кремния после травления с непланарной стороны профилей (2) до воспринимающих давление мембран (8) и одновременно зон (3), охватывающих периметр тензочувствительных элементов, соединенных между собой и выходящих на край пластины ( ). Оставшаяся толщина пластины в зонах (3) составляет 0,05.0,3 исходной толщины пластины. Толщина 0,05 hисх. выбирается в обеспечение сохранения жесткости пластины. Так при толщине пластины 400 мкм и толщине зон не менее 20 мкм отдельные датчики будут выламываться из пластины в процессе технологических операций. Толщина 0,3 hисх. определяется необходимостью получения гибкости участков зон, обеспечивающей в процессе соединения передачу давления на основания датчиков (9).

На фиг. 4 изображена структура, полученная после соединения пластины кремния с несущей пластиной (10).

На фиг. 5 изображена структура после вскрытия окон (11) под контакт с металлизацией и формирования металлизации (12). Линия разделения (13) структуры на отдельные датчики проходит по зонам с уменьшенной толщиной.

На фиг. 6 изображена структура в процессе соединения с дополнительным прижимом через кремниевую пластину (14), покрытую пленкой SiO2 (15) и имеющую отверстия (16), соответствующие профилю элементов. Пластина наложена на первую кремниевую пластину таким образом, чтобы отверстия совмещались с профилем тензочувствительных элементов и давления при прижиме локализовались по их периметру.

Пример. На кремниевой пластине КЭФ4, 5(100) толщиной 400 мкм термическим окислением создают пленку SiO2, фотолитографией формируют в пленке окна под тензорезисторы, ионным легированием внедряют в кремний бор и проводят термическую разгонку бора в окислительной среде до требуемого сопротивления тензорезисторов, создавая при этом пленку SiO2 над тензорезисторами. На противоположной тензорезисторам стороне пластины в пленке SiO2 формируют окна под профили и углубления в зонах по периметру элементов вытравливают в растворе КОН при 98oС кремний в профиле толщины мембран 10 мкм и последовательно пленку SiO2 в растворе HF и кремний в растворе КОН в зонах по периметру элементов до толщины 40 мкм. В качестве несущей пластины возможно использовать стеклянную или кремниевую пластину. Пластина из щелочносодержащего стекла соединяется с кремниевой пластиной электростатическим способом при подаче напряжения 1. 1,5 кВ при 400.500oС. Несущая пластина из кремния с кремниевой пластиной со сформированными датчиками соединяются методом диффузионной сварки через напыленный слой алюминия толщиной 2 мкм при 600oС или методом прямого сращивания кремния при 800.1000oС. В процессе соединения в вакууме образуется герметичный спай оснований датчика с частью несущей пластины с формированием вакуумной полости для реализации измерений абсолютного давления. Фотолитографией вскрывают окна в диоксиде кремния, напыляют металлическую пленку, например алюминий и фотолитографией формируют контактные площадки. Разделяют структуру резкой алмазными дисками на отдельные датчики. Прижимную кремниевую пластину изготавливают методом сквозного анизотропного травления.

Дополнительными преимуществами предложенного способа являются использование несущих пластин с менее жесткими требованиями по классу механической обработки по всей поверхности пластин за счет локализации областей соединения; использование контактов, не выдерживающих температуры сборки с несущей пластиной, например контактов на основе олова под пайку внешних выводов, за счет формирования контактов на завершающем этапе; исключение разрушения мембран датчиков за счет прижима при сборке через упорную пластину с отверстиями.

Формула изобретения

1.Способ изготовления датчиков давления, включающий формирование локальным ионным легированием через окна в пленке диоксида кремния на пластине кремния тензочувствительных элементов с контактными площадками, травление под элементами профилей до образования воспринимающих давление мембран, соединение пластины кремния со стороны профилей с несущей пластиной, разделение полученной структуры на датчики, отличающийся тем, что после формирования тензочувствительных элементов со стороны, противоположной профилям, формируют на поверхности пластины второй слой диоксида кремния, одновременно с травлением профилей под тензочувствительными элементами проводят формирование травлением зон толщиной 0,05 0,3 толщины исходной пластины по периметру тензочувствительных элементов с выходом на края пластины, а формирование контактных площадок осуществляют после присоединения пластины к несущей пластине.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе соединения осуществляют прижим кремниевой пластины к несущей пластине через покрытую двуокисью кремния дополнительную кремниевую пластину, содержащую сквозные отверстия, соответствующие профилю тензочувствительных элементов, и совмещенную с первой кремниевой пластиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в новом технологическом процессе: изготовлении структур кремний на изоляторе или кремний на арсениде галлия (через окисел) путем прямого соединения полупроводниковых пластин

Изобретение относится к электроадгезионным захватам и предназначено для фиксации пластин и подложек из электропроводящих и диэлектрических материалов при обработке, ориентированном разделении на отдельные кристаллы, подготовке к операциям сборки и монтажа

Изобретение относится к электроадгезионным захватам и предназначено для фиксации пластин и подложек из электропроводящих и диэлектрических материалов при обработке, ориентированном разделении на отдельные кристаллы, подготовке к операциям сборки и монтажа

Изобретение относится к микроэлектронике

Изобретение относится к изготовлению полупроводниковых приборов, в частности, к разделению полупроводниковых (п/п) пластин на отдельные кристаллы
Изобретение относится к технологии микроэлектроники, в частности к изготовлению полупроводниковых структур, и может быть использовано в электронной, электротехнической и других областях техники при изготовлении полупроводниковых микросхем

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов и может быть использовано при создании структур "кремний на сапфире", предназначенных для изготовления дискретных приборов и интегральных схем, стойких к воздействию дестабилизирующих факторов, например к радиации

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве микросхем

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве электронных приборов и интегральных схем

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов датчиков давлений

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении мощных СВЧ-транзисторов с использованием гетероструктур на основе нитридов III группы

Изобретение относится к области полупроводниковой нанотехнологии и может быть использовано для прецизионного получения тонких и сверхтонких пленок полупроводников и диэлектриков в микро- и оптоэлектронике, в технологиях формирования элементов компьютерной памяти

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и предназначено для сборки мозаичных фотоприемных модулей. В способе формирования граней чипа для мозаичных фотоприемных модулей наносят защитное покрытие на планарную сторону приборной пластины, после чего, используя лазер, производят скрайбирование и осуществляют раскалывание приборной пластины. Защитное покрытие наносят толщиной, обеспечивающей поглощение лазерного излучения с плотностью энергии меньшей порога плавления в материале защитного покрытия и препятствование его воздействия на полупроводниковый материал. Скрайбирование, формирующее грань, осуществляют с использованием многопроходного режима. В каждом проходе приборной пластины скорость ее движения выбирают из условия отсутствия на поверхности больших зон расплава материала за счет перекрытия световых пятен от импульсного излучения, а также отсутствия уменьшения ширины канавки за счет осаждения расплава. При скрайбировании формируют канавку симметричной V-образной формы, направляя излучение по нормали к поверхности приборной пластины и получая канавку со стенками, образующими с поверхностью приборной пластины тупой угол α, или асимметричной V-образной формы, путем отклонения оптической оси лазерной системы, генерирующей требуемое излучение для скрайбирования, от нормали к поверхности приборной пластины в поперечном направлении формируемой канавки, получая канавку со стенкой со стороны чипа, образующей с поверхностью приборной пластины угол менее величины α и не более 180°-α. В результате достигается повышение эффективности преобразования изображений в мозаичном фотоприемном модуле и расширение области его применения. 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 пр.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при производстве электронных приборов. В способе изготовления полупроводникового прибора в полупроводниковой пластине прошивают переходные сквозные отверстия, поверхности отверстий, образовавшиеся сколы, лицевую и обратную поверхности полупроводниковой пластины селективно покрывают изоляционным слоем, поверх изоляционного слоя наносят металлические проводники, необходимые для проведения электротермотренировки и полного контроля всех кристаллов, после электротермотренировки и полного контроля пластину разрезают на кристаллы, годные из которых используют для корпусирования. Изобретение обеспечивает групповую электротермотренировку и полный контроль кристаллов в составе полупроводниковой пластины, что значительно удешевляет производство полупроводниковых приборов. 8 з.п. ф-лы, 5ил.

Группа изобретений касается структурного блока, имеющего в качестве линии инициирования разлома лазерный трек, который состоит из углублений, полученных от лазерного луча, для подготовки последующего разделения этого структурного блока на отдельные конструктивные элементы. Тем самым обеспечивается то, что при разделении на отдельные части разлом всегда происходит вдоль этого лазерного трека, предотвращаются разломы, отклоняющиеся от лазерного трека, и после разламывания формируются ровные и не имеющие осыпаний края излома. Причем расстояние между двумя расположенными рядом углублениями от лазера меньше или равно диаметру этих углублений от лазера, соответственно измеренному на поверхности структурного блока. При этом лазерный трек скомбинирован с выемкой в отдельном конструктивном элементе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении малогабаритных полупроводниковых датчиков давления

Наверх