如何制作与生产适宜高温环境下应用的压力
传感器，一直受到国内外众多生产企业与用户的关注。我国天津大学的研究人员也在国家自然科学基金的资助下，对此进行了深入的研究和探讨。多晶硅高温压力传感器是目前传感器市场上，用于在高温压力测量领域中替代扩散硅压力传感器理想产品，但多晶硅在结构上存在长程无序性，使多晶硅电阻膜的灵敏度要低于单晶硅电阻膜的灵敏度。如果用单晶硅电阻膜替代多晶硅电阻膜，可以获得良好的高温性能和更高的灵敏度，基于这种想法，天津大学姚素英教授等人，目前正对单晶硅SOI高温压力传感器的可行性以及制作工艺进行深入的研究。该传感器用单晶硅材料做应变电阻，并以一层SiO2薄膜将硅衬底与应变电阻层隔离，形成单晶硅SOI结构。其制作方法是，用硅片直接键合减薄的单晶硅SOI材料，衬底为高电阻率P型单晶硅，然后对单晶硅进行高浓度B扩散，并用等离子体干法刻蚀电阻条，用LPCVD法双面淀积Si3N4保护膜，背面光刻腐蚀窗口，各向异性腐蚀硅杯；最后光刻引线孔，并做多层金属化。上述步骤完成后，再对芯片进行静电封接、压焊、封装等后道工序。与多晶硅压力传感器相比，单晶硅做应变电阻材料，具有较高的灵敏度，单晶硅材料具有相同高的纵向和横向灵敏灵敏因子，有利于设计优良的压阻电桥，保证传感器有最大的输出；应变电阻与衬底之间用SiO2介质层隔离，减小了漏电流，显著提高了传感器的工作温度范围；由于Si与SiO2之间的直接键合，接触面很匹配，没有其它过滤层，避免了附加应力的产生，提高了传感器的电学与力学特性；同时，单晶硅SOI传感器的制作工艺与传统的CMOS制作工艺兼容，易于实现集成化。所以这是一种性能理想的高温压力传感器。