一种半导体桥芯片及其制备方法与流程

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体桥芯片及其制备方法。

背景技术：

半导体桥芯片是采用微电子制造技术开发的一种换能元器件，具有低发火能量，高安全性，高瞬发度以及抗静电和电磁干扰的特点，广泛应用于军用和民用领域，包括工业雷管，汽车安全气囊和预紧张器等等。传统的半导体桥是在硅片上生长氧化硅的绝缘层，在氧化硅上淀积多晶硅进行重掺杂形成发火桥。由于低压力化学气相沉积法加工多晶硅的工艺能力的限制，桥区厚度通常不超过2um，较薄的桥区不能得到更低的电阻，同时由于参与反应的硅离子较少可能在发火过程中不能产生足够的火花，即点火可靠性较差。

技术实现要素：

针对以上现有的问题和需求，本发明提出一种半导体桥芯片及其制作方法，基于绝缘层上覆硅(silicononinsulator；soi)基板设计制作半导体桥芯片，大大提高了桥区的设计灵活性，可进行各种厚度、尺寸、电阻值的半导体桥芯片的生产，增加桥区点火可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种半导体桥芯片，包括：位于半导体桥芯片底层的单晶硅基底，在所述单晶硅基底上表面形成二氧化硅层，在所述二氧化硅层的上表面设置有单晶硅层，所述单晶硅层上包含桥区，在单晶硅层上部分区域覆盖金属电极。

上述的一种半导体桥芯片，所述桥区形状包括但不仅限于“h”形和“v”形。

上述的一种半导体桥芯片，其制备方法包括如下步骤：

步骤1，制备soi基片；

步骤2，在soi基片的顶层单晶硅内掺杂元素，改变其电学性质；

步骤3，在soi顶层单晶硅上涂覆光刻胶，刻蚀出桥区；

步骤4，去掉步骤3中的光刻胶，并在soi上表面溅射金属；

步骤5，在步骤4中的金属膜上表面涂覆光刻胶，采用步骤3的方法刻蚀出电极区域，并腐蚀掉未被光刻胶保护的金属膜；

步骤6，去掉步骤5中的光刻胶，将半导体桥芯片在氮气环境下退火处理。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1中，soi基片可根据需求定制。

进一步，所述步骤2中掺杂元素可包括但不仅限于磷或者硼，从而形成n型或p型单晶硅层。

进一步，所述步骤3中，刻蚀桥区具体实现如下：

在soi上表面涂覆光刻胶，并用甩胶机将胶甩匀，之后烘干光刻胶。将绘有桥区图形的掩模版与soi顶层单晶硅上表面紧密贴合，并进行曝光显影，光刻出桥区。

进一步，所述步骤4使用物理气相沉积法在soi基片上表面溅射包含但不仅限于铝的金属膜，厚度在1um～2um之间。

进一步，所述步骤5采用以磷酸为主的混合溶剂腐蚀金属膜。

进一步，所述步骤6将半导体桥芯片在氮气环境，在高温条件下退火。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种半导体桥芯片及其制备方法，基于soi基片进行设计加工，不再限制于低压力化学气相沉积法加工多晶硅的工艺能力，大大提高了桥区的设计灵活性，可进行各种厚度、尺寸、电阻值的半导体桥芯片的生产，增加桥区点火可靠性，同时降低了工艺加工成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种半导体桥芯片的结构示意图；

图2为图1含有“v”形桥区时的俯视图；

图3为本发明一种半导体桥芯片制备方法流程示意图；

图中1.单晶硅基底，2.二氧化硅层，3.单晶硅层，31.桥区，4.金属电极。

具体实施方式

本实施例提供的一种半导体桥芯片结构如图1和图2所示，包括：位于半导体桥芯片底层的单晶硅基底(1)，在所述单晶硅基底(1)上表面形成二氧化硅层(2)，在所述二氧化硅层(2)的上表面设置有单晶硅层(3)，所述单晶硅层(3)上包含桥区(31)，在单晶硅层(3)上部分区域覆盖金属电极(4)。

如图3所示，在本实施例中，一种半导体桥芯片的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，制备soi基片；

步骤2，在soi基片的顶层单晶硅内掺杂元素，改变其电学性质；

步骤3，在soi顶层单晶硅上涂覆光刻胶，刻蚀出桥区；

步骤4，去掉步骤3中的光刻胶，并在soi上表面溅射铝；

步骤5，在步骤4中的铝膜上表面涂覆光刻胶，采用步骤3的方法刻蚀出电极区域，并腐蚀掉未被光刻胶保护的铝膜；

步骤6，去掉步骤5中的光刻胶，将半导体桥芯片在氮气环境下退火处理。

在本实施例中，定制soi基片，在soi基片顶层单晶硅中掺杂磷元素，掺杂浓度为7.7×10¹⁹/cm³，形成n型单晶硅层。在soi上表面涂覆光刻胶，并用甩胶机将胶甩匀，之后烘干光刻胶。将绘有桥区图形的掩模版与soi顶层单晶硅上表面紧密贴合，并进行曝光显影，光刻出双“v”形桥区。去掉光刻胶，使用物理气相沉积法在soi基片上表面溅射铝膜，厚度为1um。再次使用光刻法刻蚀出电极区域，并采用以磷酸为主的混合溶剂腐蚀掉未被光刻胶保护的铝膜。去掉光刻胶，将半导体桥芯片在氮气环境，温度400～550℃条件下退火20～60min。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种半导体桥芯片及其制备方法，其特征在于：在SOI基片的顶层单晶硅内掺杂元素，改变其电学性质，并涂覆光刻胶，刻蚀出桥区；去掉光刻胶，在SOI上表面溅射铝，再次使用光刻法刻蚀出电极区域，并腐蚀掉未被光刻胶保护的铝膜；去掉光刻胶，将半导体桥芯片在氮气环境下退火处理。本发明提供的半导体桥芯片，简化了工艺流程，不再限制于低压力化学气相沉积法加工多晶硅的工艺能力，大大提高了桥区的设计灵活性，可进行各种厚度、尺寸、电阻值的半导体桥芯片的生产，增加桥区点火可靠性。

技术研发人员：张威;李宋
受保护的技术使用者：北京足智科技有限公司
技术研发日：2019.05.15
技术公布日：2019.08.16