一种dsoi应变计及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力传感器领域，特别是一种DSOI应变计及其制作方法。
【背景技术】
[0002]在6Mpa?200Mpa的高压传感器领域中，封装结构己成为突出矛盾，靠O型圈密封已无法抵阻高温高压情况下的压力泄漏问题。所以在高压传感器中一般先把压敏桥路电阻制作在17-4PH不锈钢基座上，再把基座通过氩弧焊、电子束、高能激光束等工艺烧焊在不锈钢外壳的接口端，以保证基座背面受压时能经得住几千公斤压力而不漏气。
[0003]目前国内外的大量程的压力传感器或变送器主要有以下两种结构:(1)一种是全封闭式溅射膜结构，其在不锈钢基座的弹性膜上，采用溅射技术、PECVD技术及光刻技术，先生长一薄层绝缘膜(例如氮化硅薄膜)，再淀积一薄层铂、铂铱、铂钨等合金薄膜，再通过微细加工光刻技术把这层金属膜制成电阻敏感栅，电阻敏感栅位于弹性膜的应力峰值区，以便得到最大的信号输出，在电阻敏感栅表面上复盖一层保护膜，具有防潮、防湿的作用；
(2)另一种是全封闭式微熔结构，其在不锈钢基座的弹性膜上，用丝网印刷办法，印上玻璃胶，然后把半导体应变计移植到玻璃胶表面，通过500 °C左右的高温烧结工艺，把半导体应变计、玻璃胶和弹性膜的应力峰值区连为一体。
[0004]由于溅射膜结构成本高、产量低、成品率低、一致性差、耐绝缘电压低，其抗绝缘电压一般低于250伏，不适宜于大规模生产。因此近几年己逐渐被超薄型半导体应变计的微熔结构所取代。微熔结构中用到的超薄型半导体应变计采用集成电路平面工艺和微机械工艺技术相结合办法制造，可以大规摸生产，一致性好。一个6英寸的硅片可以生产超薄型半导体应变计在23500片以上(若半桥半导体应变计尺寸为0.5*1.5mm2)，应变计的电学性能一致性极好。抗绝缘电压高达500伏以上，而且微熔结构中的应变计与弹性膜表面的玻璃粉烧结技术己成熟，不锈钢基座通过热板自动传送带进入烧结炉，自动升温，自动恒温，自动退火处理，实现了一条全自动的生产线。这正适合当前1800公斤车用高压共轨压力传感器的大规模需求。但是这种超薄型半导体应变计目前国内全靠进口来维持微熔结构的生产，本专利就是在这种形势下提出一种新型结构的应变计来满足国内对高压共轨压力传感器制造的需求。
[0005]现有的单晶硅应变计一般采用外延结构，桥路电阻间采用P-N结隔离，存在P-N结反向漏电流，导致输出温度漂移大，不能在高温环境下工作。同时现有的单晶硅应变计在将其移植到弹性膜上的玻璃胶进行微熔时，桥路电阻之间的相对位置容易发生变化，由于桥路电阻的尺寸及其小(宽度和厚度均为微米级)，只要电阻条之间的相对位置发生微小变化，就将造成桥路电阻的微小变化，而这种变化将造成全桥电路的失调电压变大，降低了成品率。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可减少电泄漏、提高测量精度的DSOI应变计及其制作方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种DSOI应变计，包括应变计，应变计包括衬底层和器件薄膜层，所述器件薄膜层设于衬底层上方且两者之间设有绝缘薄膜层隔离，器件薄膜层包括至少一个电阻敏感栅，每个电阻敏感栅由至少两条电阻条串接而成，衬底层底部设有与其相接的绝缘膜基底。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述电阻条外表包裹一绝缘薄膜层。
[0009]进一步，所述器件薄膜层的外形与衬底层的外形相一致，且两者之间形成下宽上窄的台阶结构。
[0010]进一步，所述衬底层、器件薄膜层外轮廓的转角均为圆角。
[0011]进一步，所述应变计的外表覆盖一层氮化硅薄膜，所述绝缘膜基底为二氧化硅薄膜和氮化硅薄膜构成的复合基底。
[0012]进一步，所述每个电阻敏感栅的电阻条之间通过浓硼填埋层电连接而形成短路。
[0013]进一步，所述电阻敏感栅包括热压脚，电阻条与热压脚之间通过浓硼填埋层电连接，所述热压脚在浓硼填埋层表面上行走。
[0014]本发明还提供一种DSOI应变计的制作方法，包括以下步骤:
A、制作绝缘硅片，所述绝缘硅片包括从下至上设置的牺牲层、衬底层、器件薄膜层，牺牲层与衬底层、衬底层与器件薄膜层之间均设有绝缘薄膜层；
B、采用热氧化工艺在绝缘硅片上表面生成第一氧化层，在所述第一氧化层上光刻出浓硼区窗口，并在该浓硼区窗口进行硼杂质扩散而形成浓硼填埋层；
C、采用热氧化工艺在浓硼区窗口覆盖第二氧化层，保护浓硼埋层不受外界污染的影响；
D、光刻电阻区，使电阻区以外的第一氧化层被光刻腐蚀液漂净，保留电阻区表面的光刻胶，用干法刻蚀电阻区至应变片衬底上表面的绝缘薄膜层止，形成电阻条；
E、光刻第一引线孔，在第二氧化层上光刻出第一引线孔，漂净第一引线孔区域内的第二氧化层，在第一引线孔上方覆盖一层与浓硼填埋层接触的金属层。
[0015]F、光刻热压脚，用干法刻蚀热压脚区域外的金属层，形成热压脚；
G、光刻深刻蚀区，把衬底层上表面除深刻蚀区外的绝缘薄膜层通过光刻腐蚀液漂蚀干净，保留深刻蚀区表面的光刻胶，用干法刻蚀深刻区外的衬底层，终止于牺牲层上表面的绝缘薄膜层上；
H、采用自停止腐蚀技术去除牺牲层。
[0016]作为上述技术方案的改进，在所述的G步骤之后H步骤之前增加如下步骤:
G(l)、光刻深刻蚀区后，在绝缘硅片除牺牲层外的表面上覆盖一层氮化硅薄膜层，在衬底层的侧壁表面生长一层氮化硅薄膜层，衬底层与牺牲层之间的绝缘薄膜层及覆盖于其上表面的氮化硅薄膜层构成复合基底；
G(2)、光刻第二引线孔，把热压脚表面覆盖的氮化硅薄膜去除，暴露电极热压脚。
[0017]进一步，在所述的F步骤之后将形成有热压脚的绝缘硅片进行合金化处理。
[0018]本发明的有益效果是:本发明由于在器件薄膜层和衬底层之间设置绝缘薄膜层隔离，器件薄膜层和衬底层形成电学性能相互独立的双层结构，代替P-N结隔离，减少了电泄漏，提高了传感器的工作温度范围，可以满足传感器在高温工作环境下的要求，同时衬底层底部设有与其相接的绝缘膜基底，把整个应变计连成一片，既保证了电阻敏感栅中电阻条的相对位置不发生变化，减小全桥电路的失调电压，提高测量精度，又防止了玻璃胶中的有害杂质直接与衬底层、弹性膜接触，提高了应变计与弹性膜之间的绝缘耐压性能。此外，电阻条外表包裹一绝缘薄膜层，电阻条的侧面和背面均有绝缘薄膜层保护，使电阻敏感栅之间完全处于绝缘隔离状态，即使在几百度的高温下，也不会出现漏电现象，因而本发明具有耐高温、低漂移的优良特性，适用于工作温度高达300°C以上的场合。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0020]图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明安装在不锈钢基座上的安装结构示意图；
图3是本发明中的绝缘硅片的示意图；
图4是本发明中的绝缘硅片上生成第一氧化层的示意图；
图5是本发明中的绝缘硅片上光刻出浓硼区窗口的示意图；
图6是本发明中的绝缘硅片上形成浓硼填埋层的示意图；
图7是本发明中的绝缘硅片上将电阻区以外的第一氧化层被光刻腐蚀掉的示意图；
图8是本发明中的绝缘硅片上形成电阻条的示意图；
图9是本发明中的绝缘硅片上光刻出第一引线孔的示意图；
图10是本发明中的绝缘硅片上形成金属层的示意图；
图11是本发明中的绝缘硅片上光刻出热压脚的示意图；
图12是本发明中的绝缘硅片上将衬底层上表面除深刻蚀区外的绝缘薄膜层腐蚀掉的示意图；
图13是本发明中的绝缘硅片上将深刻区外的衬底层刻蚀掉的示意图；
图14是本发明中的绝缘硅片上形成氮化硅薄膜层的示意图；
图15是本发明中的绝缘硅片上光刻出第二引线孔的示意图；
图16是本发明中的绝缘硅片上去除牺牲层的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结