[發(fā)明專利]帶溫度傳感器的多晶硅納米膜壓力傳感器及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072796.0
• 申請日: 2009-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN101639391A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉為;王喜蓮;揣榮巖;陸學(xué)斌;施長治
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/18
• 分類號(hào): G01L1/18;G01L9/06;G01K7/16;B82B1/00;B82B3/00
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 崔東輝

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣測量技術(shù)，具體說就是一種帶溫度傳感器的多晶 硅納米膜壓力傳感器及其制作方法。

(二)背景技術(shù)

多晶硅壓力傳感器產(chǎn)生于二十世紀(jì)七十年代，由于壓敏電阻與襯 底硅片之間采用絕緣層隔離，取消了擴(kuò)散硅壓力傳感器的PN結(jié)隔離， 因此顯著提高了傳感器的工作溫度。已有的多晶硅壓力傳感器，其壓 敏電阻由厚度為幾百納米至幾微米的多晶硅薄膜(普通多晶硅薄膜) 構(gòu)成，因此也稱為普通多晶硅壓力傳感器。普通多晶硅壓力傳感器由 于制作工藝簡單，成本低，可工作于高溫環(huán)境下，因此在二十世紀(jì)八 十年代得到迅速發(fā)展。通過研究發(fā)現(xiàn)，普通多晶硅壓力傳感器在實(shí)際 應(yīng)用中的一個(gè)不足就是不能同時(shí)獲得高靈敏度和低溫度系數(shù)，這一點(diǎn) 與普通多晶硅薄膜的壓阻特性有關(guān)。多晶硅壓力傳感器的靈敏度和多 晶硅的應(yīng)變系數(shù)成正比，而普通多晶硅的應(yīng)變系數(shù)和溫度系數(shù)都隨著 摻雜濃度的升高而減小，因此高靈敏度和低溫度系數(shù)不能同時(shí)獲得。 隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，膜厚在100nm以下的多晶硅薄膜(多晶硅 納米膜)的壓阻特性越來越受到關(guān)注。實(shí)驗(yàn)表明，重?fù)诫s濃度的多晶 硅納米膜的應(yīng)變系數(shù)不隨摻雜濃度的升高而降低，這樣利用多晶硅納 米膜制作的傳感器可以同時(shí)獲得高靈敏度和低溫度系數(shù)。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在保證高靈敏度的同時(shí)獲得低溫度 系數(shù)、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力和溫度測量的帶溫度傳感器的多晶硅納米膜壓 力傳感器及其制作方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：所述的帶溫度傳感器的多晶硅納米 膜壓力傳感器，它是由單晶硅硅杯、絕緣層、多晶硅納米膜壓敏電阻 和薄膜電阻組成的，單晶硅硅杯連接絕緣層，絕緣層連接多晶硅納米 膜壓敏電阻和薄膜電阻。所述的單晶硅硅杯包括感壓膜和周邊固支結(jié) 構(gòu)，感壓膜位于單晶硅硅杯上部，周邊固支結(jié)構(gòu)位于單晶硅硅杯兩邊。

本發(fā)明帶溫度傳感器的多晶硅納米膜壓力傳感器制作方法，所述 的制作方法如下：由單晶硅通過腐蝕制作單晶硅硅杯，包括一個(gè)矩形 感壓膜和周邊固支結(jié)構(gòu)；利用化學(xué)氣象淀積法在單晶硅硅杯的上部淀 積一層二氧化硅或氮化硅作為絕緣層，然后在絕緣層上淀積制作4至 8個(gè)多晶硅納米膜壓敏電阻，組成電橋來敏感壓力的變化，多晶硅納 米膜壓敏電阻是由膜厚小于100nm的多晶硅薄膜構(gòu)成，是通過化學(xué)氣 象淀積法或直流濺射法制作的，并采用離子注入工藝進(jìn)行摻雜，在單 晶硅硅杯周邊固支結(jié)構(gòu)的上部制作金、銀、鉑、鋁金屬薄膜電阻或多 晶硅薄膜電阻，薄膜電阻的阻值不受外界壓力的影響；通過測量薄膜 電阻的阻值可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測量，測得的溫度參數(shù)還可以進(jìn)一步用來 實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的溫度補(bǔ)償。

本發(fā)明帶溫度傳感器的多晶硅納米膜壓力傳感器及其制作方法， 所述的帶溫度傳感器的多晶硅納米膜壓力傳感器，屬于一種應(yīng)用在高 溫環(huán)境下，可提供高靈敏度和低溫度系數(shù)，并能同時(shí)測量壓力和溫度 的裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、充分利用多晶硅納米膜獨(dú)特的壓阻特性，可保證壓力傳感器 同時(shí)獲得高靈敏度和低溫度系數(shù)；

2、將壓力測量單元和溫度測量單元集成在一個(gè)芯片上，能夠同 時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力和溫度的測量，減小芯片面積，降低成本；

3、測得的溫度參數(shù)還可以進(jìn)一步用來實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的溫度補(bǔ) 償。

(四)附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明、

實(shí)施例1：結(jié)合圖1，本發(fā)明一種帶溫度傳感器的多晶硅納米膜 壓力傳感器，它是由單晶硅硅杯(1)、絕緣層(2)、多晶硅納米膜壓 敏電阻(3)和薄膜電阻(4)組成的，單晶硅硅杯(1)連接絕緣層 (2)，絕緣層(2)連接多晶硅納米膜壓敏電阻(3)和薄膜電阻(4)。

所述的單晶硅硅杯(1)包括感壓膜(5)和周邊固支結(jié)構(gòu)(6)， 感壓膜(5)位于單晶硅硅杯(1)上部，周邊固支結(jié)構(gòu)(6)位于單 晶硅硅杯(1)兩邊。