电容式压差传感器及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115901078A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211391618.6B81B3/00(2006.01)(22)申请日2022.11.08B81C3/00(2006.01)(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号北京航空航天大学申请人廊坊智驰动力科技有限公司(72)发明人徐天彤李海旺曹晓达陶智翟彦欣路浩楠赵唯至李世迦张锴文(74)专利代理机构北京君有知识产权代理事务所(普通合伙)11630专利代理师焦丽雅(51)Int.Cl.G01L13/06(2006.01)C23C28/00(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图4页(54)发明名称电容式压差传感器及其制造方法(57)摘要电容式压差传感器及其制造方法，该传感器由上、中、下三层结构构成，其制备方法包括：对上中下三层晶圆分别进行加工，之后对三层晶圆进行键合，通过磁控溅射形成引线焊盘，最后切割，实现压差传感器的制备。该传感器通过控制掺杂的面积来减小固定电容，提升灵敏度；该传感器通过干法刻蚀SOI晶圆的衬底层，实现了岛膜比可控的膜片，提升传感器灵敏度；传感器通过连接金属，实现了由SOI晶圆所制造的中间层结构的器件层特定部分与衬底层的导电，进而使中间层结构上下表面都带电，与上下电极形成上下电容；该传感器可以通过对一个表面的金属溅射，制备三个电极的引线焊盘，也实现了传感器单面引线，既节省了成本，也降低了封装难度。CN115901078ACN115901078A权利要求书1/3页1.一种电容式压差传感器，包括上、中、下三层结构，相邻的两层结构的端面紧密连接；其特征为：所述下层结构包括下电极、下电极引线焊盘、下导压孔、凹槽及下薄硅层；下薄硅层为下层结构的主体部分，下电极包含凹槽的上表面及侧壁以及下层结构部分上表面，下电极引线焊盘附着在位于下层结构部分上表面的下电极的上表面，下导压孔位于凹槽的中心；下电极通过下电极引线焊盘接入外部电路。通过控制下电极的面积，也就是掺杂的面积，进而控制下电极与中电极的正对面积；所述中间层结构设置在下层结构的上端面，该中间层结构下端面与下层结构上端面紧密连接；所述中间层结构部分包括连接金属、中间层掺杂部分、岛结构、薄硅层、键合部分的衬底硅、环状凹槽、制备中间层结构所用SOI的埋氧层部分、下氧化层、中电极引线焊盘、下接触点以及下电极引线孔位于中间层结构的部分；制备中间层结构所用SOI的埋氧层部分上表面紧贴薄硅层下表面；岛结构与键合部分的衬底硅的上表面紧贴制备中间层结构所用SOI的埋氧层部分的下表面；下氧化层的上表面紧贴键合部分的衬底硅的下表面；中间层掺杂部分包括凹槽属于薄硅层的内表面以及凹槽周围薄硅层的部分上表面；中电极引线焊盘附着在位于凹槽周围薄硅层的部分上表面的中间层掺杂部分的上表面；下接触点分布于岛结构的下表面；环状凹槽将岛结构与键合部分的衬底硅分隔开；连接金属附着在凹槽的内表面，将中间层掺杂部分与岛结构跨过了制备中间层结构所用SOI的埋氧层部分实现了电导通，使中间层结构可以作为一个整体电极；中间层掺杂部分、连接金属以及岛结构构成中电极，中电极通过中电极引线焊盘接入外部电路；通过控制中间层掺杂部分的面积，进而控制上电极与中电极的正对面积；所述上层结构包括上电极引线焊盘、上氧化层、上层结构低电阻率硅部分、上接触点、上导压孔、凹槽、中氧化层、中电极引线孔以及下电极引线孔的位于上层结构的部分；上氧化层与上电极引线焊盘位于上层结构低电阻率硅部分的上表面，上层结构低电阻率硅部分作为上电极，通过上电极引线焊盘接入外部电路；上接触点分布于凹槽的底面，可以预防中间层结构与上层结构出现粘连；上导压孔位于凹槽的中心。2.根据权利要求1所述的电容式压差传感器，其特征为：所述上、下层结构材料选取为双面氧化抛光的硅晶圆；所述中间层结构材料选取为SOI晶圆。3.根据权利要求1所述的电容式压差传感器，其特征为：所述中间层掺杂部分、连接金属以及岛结构构成中电极，中电极通过中电极引线焊盘接入外部电路；对中间层结构器件层进行掺杂，形成中间层掺杂部分，通过连接金属将中间层掺杂部分与岛实现了电导通。4.根据权利要求1所述的电容式压差传感器，其特征为：通过对中间层结构所选用的材料的器件层掺杂形成中间层掺杂部分，中间层掺杂部分通过连接金属，与由衬底层加工而来的岛结构实现电导通，进而由中间层掺杂部分、连接金属以及岛结构构成中电极，中电极通过中电极引线焊盘接入外部电路；位于上层结构的上电极与位于中间层结构的中电极形成上电容C上，上电容C上两电极的正对面积为中间层掺杂部分的面积，通过控制中间层掺杂部分的面积，使得固定电容C上固定大大减小；位于下层结构的下电极与位于中间层结构的