一种压阻式压力传感器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114112127A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111660955.6(22)申请日2021.12.30(71)申请人深圳市美思先端电子有限公司地址518000广东省深圳市光明区凤凰街道凤凰社区招商局光明科技园B1B2栋B2-301(72)发明人许克宇武斌申涛(74)专利代理机构深圳市合道英联专利事务所(普通合伙)44309代理人廉红果(51)Int.Cl.G01L1/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种压阻式压力传感器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种压阻式压力传感器及其制备方法，包括硅应变膜片、压敏电阻条、重掺杂接触区、电极孔、金属引线和玻璃底座，所述硅应变膜片为硅晶圆经过正面刻蚀和背面刻蚀后减薄在正面和背面形成蜂巢结构的硅片，所述压敏电阻条包括四组，分别位于硅应变膜片顶层四边中部，所述金属引线和重掺杂接触区通过电极孔在硅应变膜片的正面形成欧姆接触，所述玻璃底座用于键合硅应变膜片。本发明中蜂巢结构在保证压力传感器灵敏度的同时又能提高传感器线性度，蜂巢结构在可以改善平膜结构强度不足的问题，同时在抵抗振动冲击方面都有着优越性能，通过调节凹槽的形状、数目、间距和深度，不仅可以调节传感器的性能，同时适用于不同的量程。CN114112127ACN114112127A权利要求书1/1页1.一种压阻式压力传感器，其特征在于，包括硅应变膜片、压敏电阻条、重掺杂接触区、电极孔、金属引线和玻璃底座，所述硅应变膜片为硅晶圆经过正面刻蚀和背面刻蚀后减薄在正面和背面形成蜂巢结构的硅片，所述压敏电阻条包括四组，分别位于硅应变膜片顶层四边中部，所述金属引线和重掺杂接触区通过电极孔在硅应变膜片的正面形成欧姆接触，所述玻璃底座用于键合硅应变膜片。2.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器，其特征在于，所述硅应变膜片为N型<100>晶面(Silicon‑On‑Insulator)硅晶圆。3.根据权利要求1或2所述的一种压阻式压力传感器，其特征在于，所述蜂巢结构包括正面凹槽和背面凹槽，所述正面凹槽包括多个，均匀排列设置于硅应变膜片的正面，所述背面凹槽包括多个，均匀排列设置于硅应变膜片的背面。4.根据权利要求3所述的一种压阻式压力传感器，其特征在于，所述正面凹槽和背面凹槽为正三角形、正四边形、正五边形、正六边形、正多边形、圆型或梯形中的一种。5.根据权利要求4所述的一种压阻式压力传感器，其特征在于，多个所述正面凹槽和多个背面凹槽为等或非等间距位于硅应变膜片上。6.根据权利要求5所述的一种压阻式压力传感器，其特征在于，每组所述压敏电阻条对称分布于硅膜结构顶层一侧中部，每组所述压敏电阻条至少包括一个压敏电阻。7.一种如权利要求1‑6任意一项所述的压阻式压力传感器的制作方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：S1：在硅应变膜片正面制作相互连接的压敏电阻条和重掺杂接触区；S2：在硅应变膜片正面制作引线孔和金属引线；S3：在硅应变膜片的正面光刻刻蚀正面凹槽；S4：在硅应变膜片的背面光刻刻蚀与正面凹槽相应的背面凹槽；S5：减薄背面凹槽至合适尺寸；S6：将步骤S5得到的带有蜂巢结构的硅应变膜片与带孔或带空腔的玻璃底座键合后划片，制成压力传感器。8.根据权利要求7所述的一种压阻式压力传感器的制作方法，其特征在于，根据步骤S1，通过离子注入制作压敏电阻条和重掺杂接触区。9.根据权利要求8所述的一种压阻式压力传感器的制作方法，其特征在于，根据步骤S2，所述金属引线为铝、金或铬、钛合金材料制作而成。2CN114112127A说明书1/5页一种压阻式压力传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明属于MEMS压力传感器技术领域，具体涉及一种压阻式压力传感器及其制备方法。背景技术[0002]MEMS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。MEMS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。MEMS压阻式压力传感器采用MEMS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MEMS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。[0003]MEMS压阻式压力传感器，为了追求高灵敏度的性能要求，使得压力传感器芯片的应变膜片设计的越来越薄，而较薄的应变膜片虽然提供了大应力提升了传感器的灵敏度，但是带来了相应的问题，例如强度不足、抗冲击振动差、较大的膜挠度，甚至会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