[发明专利]一种压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种压力传感器，包括玻璃底座和位于所述玻璃底座上的硅应变膜片，该玻璃底座的一面设有凹陷空腔，该硅应变膜片包括位于正面的绝缘介质层和绝缘介质层覆盖的硅衬底；所述硅应变膜片的正面朝向所述空腔处设有鱼骨形的十字梁膜件，所述十字梁膜件的各个端部设有一组压敏电阻、一组重掺杂接触区和一对金属引线，压敏电阻和重掺杂接触区串接，两端由金属引线从重掺杂接触区引出，所述金属引线和所述重掺杂接触区在所述硅应变膜片的正面形成欧姆接触，且各压敏电阻之间形成惠斯通电桥；降低成本，提高效率，可调节传感器的性能，适用于不同的量程；抗干扰性强，有着优异的刚度、极限屈服弯矩和恢复力特性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

压阻式压力传感器是基于单晶硅压阻效应将外界压力变化转变为相应的电信号，通过四个等值电阻组成惠斯通电桥实现对外界压力的测量。压阻式压力传感器主要应用于工业控制、汽车电子、消费电子、医疗电子和航空航天等相关领域。压阻式压力传感器采用技术进行设计和工艺开发，其内部由采用硅晶圆得到的硅膜片作为力敏元件、通过掺杂、刻蚀等工艺制作的四对等值电阻和低阻值的互连线、蒸发沉积的金属引线等多种材料集成的多功能层所组成。

压阻式压力传感器结构主要以平膜式和梁膜式为主，为了追求高灵敏度的性能要求，平膜结构压力传感器芯片的应变膜片设计的越来越薄，而较薄的应变膜片会导致较大的膜挠度，使得膜片最大位移值超过一般设计标准(梁膜厚度五分之一原则)，从而导致传感器线性度降低，同时抗冲击能力差；而梁膜结构压力传感器虽然具有优异的线性度，但流片制造过程中涉及到深硅刻蚀，目前大尺寸深硅刻蚀径向深度误差较大(±10％)，使得正面梁膜刻蚀后平膜层厚度均一性得不到保障，增大了传感器应变膜片破片的风险；对于压阻式压力传感器来说，应变膜片的厚度最为关键，厚度不均导致同一批传感器性能差异较大，增大了后续调试补偿的难度，增大了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力传感器及其制备方法，其可克服上述平膜层厚度不均、传感器应变膜片破片的风险、后续难以调试补偿以及智造成本增加等问题。

为实现上述目的，本发明的解决方案为：

一种压力传感器，包括玻璃底座和位于所述玻璃底座上的硅应变膜片，该玻璃底座的一面设有凹陷空腔，该硅应变膜片包括位于正面的绝缘介质层和绝缘介质层覆盖的硅衬底；

所述硅应变膜片的正面朝向所述空腔处设有鱼骨形的十字梁膜件，所述十字梁膜件的各个端部设有一组压敏电阻、一组重掺杂接触区和一对金属引线，压敏电阻和重掺杂接触区串接，两端由金属引线从重掺杂接触区引出，所述金属引线和所述重掺杂接触区在所述硅应变膜片的正面形成欧姆接触，且各压敏电阻之间形成惠斯通电桥。

进一步地，所述十字梁膜件包括等间距或非等间距设置的岛状梁块和用于两节各所述岛状梁块之间的鱼骨条，所述十字梁膜件的各个梁上的岛状梁块数目相等。

进一步地，所述十字梁膜件与边缘膜区域相连处的十字梁膜件为直条形或线性渐变形。

进一步地，各组所述压敏电阻包括多个压敏电阻条数。

进一步地，所述岛状梁块为矩形、三角形、椭圆形、菱形、圆形的一种或多种。

一种如上述任一项所述的压力传感器的制备方法，包括如下步骤：

1)在硅衬底正面制作相互连接的压敏电阻和重掺杂接触区，得到硅应变膜片(2)；

2)在硅应变膜片的正面制作引线孔和金属引线；

3)在硅应变膜片的正面通过光刻定义十字梁膜件的十字梁结构的形状，再刻蚀制作类鱼骨梁结构；

4)背腔刻蚀SOI晶圆/硅晶圆，直至遇到预设厚度停止；