MEMS敏感芯片的工艺优化

微机械加工工艺是可以和硅平面集成工艺兼容的双面光刻工艺代替了机械式双面对准，依据掩模版形状，用可控各向异性或各向同性硅腐蚀技术在同一硅大片上同时进行化学腐蚀，形成成百上千的微型硅杯；用大片静电封接工艺或硅硅键合工艺解决了微加工中硅片厚度较薄的刚度问题，还可以利用等离子技术、“牺牲层”技术制作复杂的力敏结构。典型微机械加工硅压力敏感元件制造工艺流程：

N 型硅片→双面抛光→氧化→光刻→扩散或离子注入→光刻→离子注入→背面CVD 生长Si3O4→光刻引线孔→蒸铝→光刻铝→红外对准光刻背面→腔槽各向异性腐蚀→大片硅玻璃静电封接→初测→砂轮划分→压焊→测试。

双面光刻工艺是借助光刻机完成双面对准的特殊光刻工艺。利用射线可以穿透一定厚度硅片特性，在硅片一面制作和另一面图形套准的图形，实现硅杯模片与正面电阻图形位置的对准。双面光刻也可以利用专用的双面光刻机，预先将上下两块光刻掩模版先对准，再夹进待光刻硅片，从而在片两面获得互相对准的光刻图形。

各向异性腐蚀工艺是利用联胺、乙二胺、氢氧化钾等各向异性腐蚀剂对硅(111)晶面和(100)晶面的很大腐蚀速率差，用二氧化硅或氧化硅作腐蚀掩模，在硅片背面腐蚀出厚度和形状可控的凹槽，从而得到设计要求的硅杯。其硅模尺寸可做到200 μm 大小，硅模厚度可做到5 ～20 μm 薄，且均匀性良好。批量化生产一次腐蚀数千或上万4 英寸或者6 英寸大片，同时制得成千上万个微型硅杯，再进行划片处理，大大地提高生产效率、降低力敏元件制造成本。硅模厚度可用简单的透光光色法或V 形槽法来控制，控制精度在5 ～10 μm，还可以用浓硼层腐蚀法、PN 结电化学腐蚀法来控制模厚，可精确到1 ～2 μm。(www.xing528.com)

各向异性腐蚀和双面光刻工艺都对硅片厚度有限制，腐蚀成的硅杯的力学固支部分只有0.2 ～0.5 mm 厚，这样的芯片刚度太弱，不仅操作不便、不利装配，而且也不利于隔离应力的影响。因此利用将绝缘体和导体(半导体)黏合到一起的阳极键合技术(亦称为静电键合)将腐蚀成型的硅片与硼硅玻璃片键合在一起，加大整体厚度和刚度。

硼硅玻璃片键合原理：将光学抛光的硅片与光学抛光的特种硼硅玻璃叠合在一起，硅片接正极，玻璃接负极，加1 000 V 左右的直流高压和400℃左右的高温，玻璃中的钠离子可在电场作用下移动，从而在交界面形成很强的静电场，将高度平整度的两种材料结合到一起，并形成紧密的封接。采用硼硅玻璃是因为其热膨胀系数与硅相匹配。

压阻力敏元件制造工艺是最具普遍意义的工艺流程，实际流程的编排亦应视产品而异。