[发明专利]一种MEMS表压传感器及其制备方法

说明书

本发明的提供了一种MEMS表压传感器及其制备方法，包括硅片、压敏电阻、应变膜、金属引线；所述硅片含有顶硅层、底硅层、空腔及气路通孔，空腔位于硅片下方位置，即顶硅层内部；气路通孔贯穿硅片正反面，空腔是上方是应变膜；在应变膜上共有四个压敏电阻，四个压敏电阻构成惠斯通电桥，用金属导线引出。通过在传感器芯片上制造与大气相通的气路孔，改善传感器的应力变形，粘片困难等问题，同时无需通过封装结构实现双气嘴朝上，减少封装成本，从而达到表压传感器测量更准确的效果。

技术领域

本发明涉及MEMS传感器技术领域，具体涉及一种微机电系统(MEMS)技术的表压传感器及其制备的方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)是一种将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，一般为使用微加工技术制造的小型化机械和机电元件(即设备和结构)。使用MEMS技术的惯性传感器成本低、精度高，可在各种行业中应用。基于MEMS技术制造的压阻式表压传感器具有体积小、易于集成、可靠性高且易于将信号转化成电信号等优点，目前已广泛应用于工业控制、生物医疗、环境监测、航空航天等领域。其工作原理如下，在硅片上形成薄膜，通过离子注入或者扩散等方式制作压敏电阻组成惠斯通电桥，在外界压力作用下应变膜发生形变从而使得膜上的压敏电阻发生形变，导致其电阻值发生变化，从而通过惠斯通电桥将电阻值的变化转化成输出电压变化。

压力传感器分为差压传感器、表压传感器、绝压传感器三种类型，其中差压传感器是测量被测两端压力之间的差值；表压传感器测量的是相对环境大气压的压力差值，所以差压、表压、精度较高；绝压传感器是测量绝对压力，没有比较，所以精度较差，受环境影响大。由于表压传感器必须有一个导气孔和大气相通，所以表压传感器的生产工艺会更复杂。现在市场上的差压传感器芯片正负气嘴大部分不在同一侧，如果想把正负气嘴调整到同一侧需要在封装结构上设计出气路孔。而表压传感器芯片封装方式大多为底部涂胶粘接到衬板上，通过衬板底部打孔方式与大气压相通，但是由于目前使用的差压传感器芯片导气孔朝下，导致传感器与衬板粘接面积较小，而且封装结构底部需要打孔，这样会使传感器芯片应力增大，导致传感器测试精度降低；而且增加了封装难度和成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新的MEMS压力传感器及其制备方法，通过在传感器芯片上制造与大气相通的气路孔，调整正负气嘴在同一方向，无需通过封装来调整气嘴方向，从而达到传感器测量精度高、制造简单、成本低等特点。具体技术方案如下

一种MEMS表压传感器，包括硅片、压敏电阻、应变膜、金属引线；所述硅片含有顶硅层、底硅层、空腔及气路通孔，顶硅层位于底硅层上表面；空腔位于硅片下方位置，具体位于顶硅层内部；气路通孔贯穿硅片正反面，气路通孔包含气孔和气路槽两部分；气孔位于顶硅层上，与外界接通；气路槽位于底硅层顶部，连接气孔与空腔。空腔是构成应变膜的空腔，应变膜位于空腔上方；压敏电阻在所述空腔的正上方对应的应变膜上，共有四个压敏电阻，四个压敏电阻构成一个惠斯通电桥，所述的压敏电阻用金属导线引出。

所述的硅片为单晶硅片或者SOI硅片。

所述的金属引线的材料可以是钯银合金或者金等材料。

本发明还提供了一种MEMS表压传感器的制备方法，其步骤包括：

1、准备顶硅层硅片，进行平整化处理，并制作相互连接的压敏电阻；

2、在顶硅层硅片的正面制作引线；

3、在顶硅层硅片的下表面进行光刻，形成开放腔体；

4、在顶硅层硅片的上表面进行光刻，形成通孔；

5、准备一片底硅层硅片，在底硅层硅片的上表面进行光刻，形成开放气路槽；

6、通过将顶硅层硅片底部与底硅层硅片键合，形成空腔，完成MEMS表压传感器的制备。