[發(fā)明專利]一種高過載、可恢復壓力傳感器及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110249575.3
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102390803A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李金華
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G01L1/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種高過載、可恢復壓力傳感器，其特征在于：采用如下方法制備：

1）選擇厚度不均勻小于0.01微米的（100）晶向單晶硅基片；

2）使步驟1所述的單晶硅基片表面生長0.5微米的SiO₂腐蝕保護層，對硅片表面進行光刻，形成方形阱腐蝕窗口，去除窗口SiO₂氧化層，然后用KOH腐蝕液做定向腐蝕，對于1′10⁵~1′10⁶Pa量程的傳感器，腐蝕深度在20微米到80微米，方形阱腐蝕完成后去除表面全部氧化層，得到表面有方形腐蝕阱的單晶硅基片；

3）選擇表面不平整度小于0.5納米（100）晶向的P型單晶硅片，去除有機污染和金屬離子污染后，氧化0.5微米厚度的SiO₂氧化層，將該氧化后的P型單晶硅片與前述已經(jīng)形成方形阱且去除表面全部氧化層的單晶硅基片作親水處理，在氧氣氛下將兩個作過親水處理的硅片拋光面相對，即將一片生長SiO₂的拋光面與另一片帶方形腐蝕阱的表面相對，使其在氧氣氛下吸合后推入石英管，再在1180^oC的H₂/O₂合成水氣氛下高溫鍵合2小時，形成結(jié)合牢固的鍵合對；

4）對上述結(jié)合牢固的鍵合對的無腐蝕坑側(cè)硅片進行減薄與拋光后，成為壓力傳感器的形變片；

5）將減薄拋光后的鍵合對熱氧化，在拋光表面生長0.5微米厚SiO₂層，光刻保護傳感器形變片上凸型梁的凸出區(qū)域，開出腐蝕窗口，腐蝕凸型梁兩邊的硅達到需要厚度，形成凸型梁結(jié)構(gòu)，凸型梁的寬度和腐蝕深度根據(jù)形變片的面積、厚度，用材料力學板殼理論應(yīng)力計算，凸型梁的寬度為方形腐蝕阱邊長的35%~40%，腐蝕深度即凸出高度為未腐蝕時形變片厚度的50%~60%；在SiO₂腐蝕液中剝離表面SiO₂層，光刻出沿凸型梁寬度方向排列的壓敏電阻橋窗口，以光刻膠作屏蔽，用離子注入摻雜制備阻值為5~10KΩ的壓敏電阻，壓敏電阻必須滿足R₁=R₂=R₃=R₄?且同方向排列，?R₂，R₃盡量對稱靠近凸型梁的X方向上的中線，R₁與R₄相對于凸型梁的X方向上的中線對稱，離方形阱邊緣的距離為0.05的方形阱邊長，將R₁，R₂；R₃和R₄互聯(lián)，即將R₁，R₂；R₃,?R₄分別串聯(lián)，再并聯(lián)成電阻橋，在R₁和R₂的相接端與電源的正極連接，R₃和R₄的相接端與電源的負極連接，從R₁與R₂的相接端和R₃與R₄的相接端測到傳感器的壓敏信號輸出，互聯(lián)線光刻腐蝕后需要作合金化處理，使互聯(lián)線與壓敏電阻形成良好的接觸。