[发明专利]一种金属高压压力传感器及制备方法

权利要求书

1.一种金属高压压力传感器，其特征在于：包括贴装在不锈钢应变片（2）上的高压MEMS芯片（1），高压MEMS芯片（1）包括压敏电阻部（11）、金属连接部（12）、输入/输出引脚（13）；输入/输出引脚（13）通过引线（4）与输入/输出端子（5）连接；

压敏电阻部（11）、金属连接部（12）、输入/输出引脚（13）从下到上均排布有第一介质层（102）、压敏电阻层（104）、第二介质层（105）；

金属连接部（12）、输入/输出引脚（13）还包括设于第二介质层（105）上端的金属层（106），金属层（106）通过第二介质层（105）设有的引线孔与压敏电阻层（104）连接。

2.一种如权利要求1所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准备两张晶圆，分别为第一晶圆和第二晶圆；

S2、对第一晶圆进行热氧化处理，在其上端面制得第一介质层（102），其余部分作为基体硅（101）；

S3、将第一晶圆具有第一介质层（102）的一面与第二晶圆进行硅硅键合；

S4、对键合后的硅片进行研磨、抛光，得到的硅片结构从下到上依次为基体硅（101）、第一介质层（102）、顶层硅（103）；

S5、通过离子注入、退火将顶层硅（103）制成压敏电阻层（104）；

S6、在压敏电阻层（104）上端制得第二介质层（105）；

S7、通过干法刻蚀在第二介质层（105）上制得引线孔；

S8、在第二介质层（105）上端制得金属层（106），并令金属层（106）覆盖引线孔后，与压敏电阻层（104）连接；

S9、在制得的晶圆正面进行干法刻蚀，并刻蚀至基体硅（101）上端；

S10、在制得的晶圆正面填充保护介质（107）；

S11、将制得的晶圆浸泡在刻蚀液中，对基体硅（101）进行刻蚀；

S12、去除保护介质（107），制得高压MEMS芯片（1）；

S13、将高压MEMS芯片（1）贴装在不锈钢应变片（2）上；

S14、将高压MEMS芯片（1）上的输入/输出引脚（13）通过引线（4）与输入/输出端子（5）连接。

3.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S1中，晶圆的电阻率为10-20Ω·cm，掺杂类型为p型掺杂，杂质离子为硼离子，晶圆的晶面为（110）；晶圆的抛光类型为双面抛光。

4.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S2中，第一介质层（102）为二氧化硅层，厚度为400纳米-2微米。

5.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S4中，通过机械研磨、化学机械研磨CMP对键合后的硅片进行研磨、抛光；研磨后基体硅（101）的厚度为390-410微米、第一介质层（102）的厚度为400-600纳米、顶层硅（103）的厚度为6-8微米。

6.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S5中，压敏电阻层（104）掺杂的类型为p型掺杂，杂质离子为硼离子；压敏电阻层（104）的方阻为300±30KΩ/Sq。

7.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S6中，第二介质层（105）为氧化硅和氮化硅；氧化硅厚度为400-1000纳米，氮化硅厚度为300-800纳米；氧化硅通过TEOS沉积制备，氮化硅通过LPCVD制备。

8.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S8中，金属层（106）为铝或金或铂；金属层（106）厚度为1-2微米；金属层（106）通过PVD或磁控溅射制备。

9.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S10中保护介质（107）为可挥发性蜡质材料；S12中，通过加热去除保护介质（107）。

10.根据权利要求2所述的金属高压压力传感器的制备方法，其特征在于：S13中，贴装材料（3）为玻璃粉、玻璃浆料；贴装工艺为烧结；S14中，引线（4）为金线。