RU2075137C1 - Способ изготовления датчиков давления - Google Patents
Способ изготовления датчиков давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2075137C1 RU2075137C1 RU93006293A RU93006293A RU2075137C1 RU 2075137 C1 RU2075137 C1 RU 2075137C1 RU 93006293 A RU93006293 A RU 93006293A RU 93006293 A RU93006293 A RU 93006293A RU 2075137 C1 RU2075137 C1 RU 2075137C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- strain
- silicon wafer
- silicon
- formation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
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.
Description
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.
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.
Claims (2)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93006293A RU2075137C1 (ru) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Способ изготовления датчиков давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93006293A RU2075137C1 (ru) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Способ изготовления датчиков давления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93006293A RU93006293A (ru) | 1996-07-10 |
RU2075137C1 true RU2075137C1 (ru) | 1997-03-10 |
Family
ID=20136654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93006293A RU2075137C1 (ru) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Способ изготовления датчиков давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2075137C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635822C1 (ru) * | 2016-05-19 | 2017-11-16 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ПАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Способ соединения кремниевых пластин |
-
1993
- 1993-02-02 RU RU93006293A patent/RU2075137C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ko W.H.,Suminto J.T. and Zeh G.J. Bonding Techniaws for microsensors. Micromachining and micropackaging of Transducers, Elsevier. Science Publichers B.V.,Amsterdam, 1985, p.41 - 61. Патент США N 4384899, кл. H 01 L 21/02, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3444639B2 (ja) | 一体型圧力変換器の製造方法および装置 | |
US3951707A (en) | Method for fabricating glass-backed transducers and glass-backed structures | |
JP3277467B2 (ja) | ダイアフラム利用センサを製造する方法及びそれを使用して構成される装置 | |
US8384170B2 (en) | Pressure sensor | |
US5310610A (en) | Silicon micro sensor and manufacturing method therefor | |
US3868719A (en) | Thin ribbon-like glass backed transducers | |
RU2075137C1 (ru) | Способ изготовления датчиков давления | |
JPH01281774A (ja) | シリコンマイクロセンサ | |
JPH0269630A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JP2010281570A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JPS5983023A (ja) | 半導体圧力差圧検出器 | |
JPH0618345A (ja) | 圧力センサの製造方法 | |
JP3399164B2 (ja) | 加速度センサ及びその製造方法 | |
JP2000019040A (ja) | 圧力センサの製造方法 | |
JP2512220B2 (ja) | 複合機能形センサ | |
JPS62259475A (ja) | 半導体圧力変換器及びその製造方法 | |
JPS5854676A (ja) | 半導体圧力変換器 | |
JPS6155263B2 (ru) | ||
JPH1168120A (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
JPH05235377A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JPS6281539A (ja) | 圧力測定装置の製造方法 | |
JPH04350530A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JPH05343705A (ja) | Soi基板を用いた圧力センサ | |
JPH04251985A (ja) | 半導体圧力センサ | |
Laconte et al. | Fully CMOS-compatible low-power microheater |