压力传感器芯片及制备方法、绝压传感器芯片与流程

文档序号:11130968阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种压力传感器芯片,包括依次设置的玻璃底座(1)、硅基座(2)和硅膜片(3),其特征在于,

所述硅基座(2)的上表面设置有第一凹腔(4),在第一凹腔(4)外围、间距第一凹腔(4)设置有环形第二凹腔(5),第二凹腔(5)的下方设有连通第二凹腔(5)与所述硅基座(2)下表面的环形贯通空腔(6);所述贯通空腔(6)的内环位于第二凹腔(5)内环的外围,且所述贯通空腔(6)内环与外环之间的距离小于第二凹腔(5)内环与外环之间的距离;

所述硅膜片(3)固定于所述硅基座(2)的上表面并覆盖第一凹腔(4)和第二凹腔(5);

在所述硅膜片(3)表面对应第一凹腔(4)的区域边缘,设置有绝压压敏电阻和输出绝压信号的第一惠斯通电桥;以及,在所述硅膜片(3)表面对应第二凹腔(5)的区域边缘,设置有差压压敏电阻和输出差压信号的第二惠斯通电桥;

所述玻璃底座(1)设置有连通所述贯通空腔(6)与所述玻璃底座(1)外部的通气孔(11)。

2.根据权利要求1所述的压力传感器芯片,其特征在于,在所述贯通空腔(6)与所述通气孔(11)之间设有第三凹腔(12),第三凹腔(12)自所述玻璃底座(1)的上表面向下凹陷,第三凹腔(12)的开口面积大于所述贯通空腔(6)外环的横截面积。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器芯片,其特征在于,第一凹腔(4)、第二凹腔(5)、所述贯通空腔(6)和第三凹腔(12)的中心重合。

4.根据权利要求3所述的压力传感器芯片,其特征在于,所述玻璃底座(1)、所述硅基座(2)和所述硅膜片(3)的中心重合,所述硅基座(2)的中心与第一凹腔(4)的中心重合或平行。

5.根据权利要求4所述的压力传感器芯片,其特征在于,第一惠斯通电桥中的所述绝压压敏电阻通过第一重掺杂接触区(7)和第一金属引线(8)将所述绝压信号输出;

第二惠斯通电桥中的所述差压压敏电阻通过第二重掺杂接触区(9)和第二金属引线(10)将所述差压信号输出。

6.一种压力传感器芯片的制备方法,其特征在于,包括:

采用双面抛光硅片作为硅基座(2);

在所述硅基座(2)的上表面制作第一凹腔(4)和第二凹腔(5),其中,第二凹腔(5)环绕于所述第一凹腔(4)的外围并距离第一凹腔(4)设定长度;

在SOI硅片的表面制备二氧化硅层;SOI硅片的器件层采用N型掺杂,标记所述SOI硅片器件层所在的面为SOI硅片的下表面;

将所述SOI硅片的下表面与所述硅基座(2)的上表面利用高温热熔键合的方式进行键合;所述SOI硅片将第一凹腔(4)和第二凹腔(5)覆盖,第一凹腔(4)与所述SOI硅片的下表面形成真空腔;

对所述SOI硅片的中上部进行减薄,直至露出SOI硅片中间的氧化层;

在所述SOI硅片减薄后的表面上制作包括绝压压敏电阻的第一惠斯通电桥和包括差压压敏电阻的第二惠斯通电桥;

在所述硅基座(2)的下表面制作与第二凹腔(5)连通的环形贯通空腔(6),所述贯通空腔(6)的内环位于第二凹腔(5)内环的外围,且所述贯通空腔(6)内环与外环之间的距离小于第二凹腔(5)内环与外环之间的距离;所述贯通空腔(6)中的硅基座(2)形成硅岛;

在玻璃基座上制备连通玻璃基座上表面和下表面的通气孔(11);使所述通气孔(11)与所述贯通空腔(6)连通,在温度为350~400℃、压力为500~1200N,电压为800~1200V的环境下对所述硅基座(2)和玻璃基座进行阳极键合。

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述在玻璃基座上制备连通玻璃基座上表面和下表面的通气孔(11)之后,使所述通气孔(11)与所述贯通空腔(6)连通之前,还包括:

在所述玻璃基座的上表面采用HF酸进行腐蚀以制备第三凹腔(12),第三凹腔(12)的开口面积大于所述贯通空腔(6)外环的横截面积,第三凹腔(12)位于所述贯通空腔(6)与所述通气孔(11)之间。

8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,包括如下技术方案中的至少一种:

在所述在硅基座(2)的上表面制作第一凹腔(4)和第二凹腔(5)的步骤中:利用湿法腐蚀或者干法刻蚀的方式制作第一凹腔(4)和第二凹腔(5);

在所述在SOI硅片的表面制备二氧化硅层的步骤中,采用高温热氧化的方式制备所述二氧化硅层;

在所述在所述硅基座(2)的下表面制作与第二凹腔(5)连通的环形贯通空腔(6)的步骤中,采用DRIE的深硅刻蚀技术进行深刻蚀,以形成所述贯通空腔(6);

在所述在玻璃基座上制备连通玻璃基座上表面和下表面的通气孔(11)的步骤中,采用激光或者喷砂的方式在所述玻璃基座上制备所述通气孔(11);

在所述在所述减薄后的SOI硅片表面上制作包括绝压压敏电阻的第一惠斯通电桥和包括差压压敏电阻的第二惠斯通电桥的步骤中包括:

在所述SOI硅片减薄后的表面上、所述第一凹腔和第二凹腔上方的边缘通过硼离子注入的方式同步制备绝压压敏电阻、差压压敏电阻;制备所述绝压压敏电阻和差压压敏电阻后继续在所述第一凹腔和第二凹腔上方的边缘位置通过第二次硼离子注入的方式制备第一重掺杂接触区(7)和第二重掺杂接触区(9),通过高温退火的方式同步激活两次注入的杂质离子,光刻刻蚀引线孔、垫积金属并完成金属的图形化形成第一金属引线(8)、第二金属引线(10)和引线孔。

9.一种绝压传感器芯片,包括依次设置的玻璃底座(1)、硅基座(2)和硅膜片(3),其特征 在于,所述硅基座(2)的上表面设置有第一凹腔(4),在第一凹腔(4)外围、间距第一凹腔(4)设置有环形第二凹腔(5),第二凹腔(5)的下方设有连通第二凹腔(5)与所述硅基座(2)下表面的环形贯通空腔(6);所述贯通空腔(6)的内环位于第二凹腔(5)内环的外围,且所述贯通空腔(6)内环与外环之间的距离小于第二凹腔(5)内环与外环之间的距离;

所述硅膜片(3)固定于所述硅基座(2)的上表面并覆盖第一凹腔(4)和第二凹腔(5);

在所述硅膜片(3)表面对应第一凹腔(4)的区域边缘,设置有第一绝压压敏电阻和输出绝压信号的第一惠斯通电桥;以及,在所述硅膜片(3)表面对应第二凹腔(5)的区域边缘,设置有第二压敏电阻和输出绝压信号的第二惠斯通电桥。

10.根据权利要求9所述的绝压传感器芯片,其特征在于,所述玻璃底座(1)的上表面开有第三凹腔(12),第三凹腔(12)的开口面积大于所述贯通空腔(6)外环的横截面积。

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