[發(fā)明專利]帶有屏蔽層的硅壓阻式壓力傳感器芯片

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110320520.7
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN103063339A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹剛;劉勝;汪學(xué)方
• 申請（專利權(quán)）人: 劉勝
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/02
• 代理公司: 上海市華誠律師事務(wù)所 31210
• 代理人: 李平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量壓力的器件，特別涉及一種帶有屏蔽層的硅壓阻式壓力傳感器芯片。

背景技術(shù)

硅壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。硅壓阻式壓力傳感器已廣泛用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹?如液位、加速度、重量、應(yīng)變、流量、真空度)的測量和控制。

由于硅壓阻式壓力傳感器的壓敏電阻經(jīng)過摻雜處理，壓敏電阻里的載流子具有可移動的特點，所以壓敏電阻的阻值隨著外界電場的變化而改變，造成壓力傳感器輸出漂移。目前尚未見到有關(guān)國內(nèi)傳感器制作廠商針對這現(xiàn)象進(jìn)行改進(jìn)的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種帶有屏蔽層的硅壓阻式壓力傳感器芯片。本發(fā)明包括：硅襯底、壓敏電阻、金屬導(dǎo)線、金屬焊盤、保護(hù)層、屏蔽層、重?fù)诫s硅導(dǎo)線，硅襯底上的壓力膜片表面設(shè)有由數(shù)個壓敏電阻組成的惠斯通電橋，壓力膜片上設(shè)有保護(hù)層，數(shù)個壓敏電阻經(jīng)重?fù)诫s硅導(dǎo)線、金屬導(dǎo)線與保護(hù)層上的金屬焊盤連接，其特征在于壓力膜片與保護(hù)層之間設(shè)有一層用于改善傳感器性能經(jīng)過摻雜處理的屏蔽層，屏蔽層將保護(hù)層與壓敏電阻隔離。

本發(fā)明在傳統(tǒng)硅壓阻式壓力傳感器芯片的硅襯底與壓力膜片之間增加了一層用于改善該壓力傳感器芯片性能的屏蔽層(簡稱：cap)。屏蔽層cap覆蓋在壓力傳感器芯片的壓敏電阻及相關(guān)結(jié)構(gòu)上，并且經(jīng)過摻雜處理。壓敏電阻摻雜類型為N型或P型，屏蔽層cap的摻雜處理的類型與壓敏電阻的摻雜處理的類型相反，即當(dāng)壓敏電阻為N型摻雜時，屏蔽層cap的摻雜類型為P型；當(dāng)壓敏電阻為P型摻雜時，屏蔽層cap的摻雜類型為N型。

屏蔽層cap經(jīng)擴散或離子注入工藝制作。由于在硅壓力傳感器芯片的壓敏電阻及相關(guān)結(jié)構(gòu)上增加了一層硅屏蔽層cap，壓敏電阻的穩(wěn)定性得到提升。因為壓敏電阻被掩埋在經(jīng)過摻雜的屏蔽層cap下面，使得屏蔽層cap能夠屏蔽外界或氧化層上的電荷對壓敏電阻產(chǎn)生的影響。假如沒有屏蔽層cap，壓力傳感器表面或氧化層上電荷形成的電場會慢慢消耗經(jīng)過摻雜的壓敏電阻，從而造成壓力傳感器輸出漂移。增加的屏蔽層cap能夠消除外界電荷的這種影響，從而讓傳感器具有非常穩(wěn)定的輸出。

壓力芯片的保護(hù)層上設(shè)有數(shù)個接觸孔，用來將壓敏電阻電壓信號引至芯片表面的金屬焊盤，接觸孔中填有金屬。

本發(fā)明的優(yōu)點是在壓力膜片與保護(hù)層之間設(shè)有一層經(jīng)過摻雜處理的屏蔽層，克服了壓力傳感器輸出漂移的問題。

附圖說明

圖1本發(fā)明實施例一的橫向剖面示意圖；

圖2本發(fā)明實施例一的俯視示意圖；

圖3本發(fā)明實施例二的橫向剖面示意圖；

圖4本發(fā)明實施例二的俯視示意圖。

圖中：1硅壓阻式壓力傳感器襯底、2壓敏電阻、3金屬焊盤、4接觸孔、5屏蔽層cap、6保護(hù)層、7重?fù)诫s硅導(dǎo)線、8金屬導(dǎo)線

具體實施方式

實施例一

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實施例：

參見圖1、圖2，本實施例包括：硅壓阻式壓力傳感器襯底1、壓敏電阻2、金屬焊盤3、接觸孔4、屏蔽層cap?5、保護(hù)層6、重?fù)诫s硅導(dǎo)線7、金屬導(dǎo)線8。硅壓阻式壓力傳感器襯底1上的壓力膜片的表面設(shè)有四個壓敏電阻2組成的惠斯通電橋，壓力膜片上設(shè)有保護(hù)層6，四個壓敏電阻2經(jīng)重?fù)诫s硅導(dǎo)線7、金屬導(dǎo)線8、接觸孔4與保護(hù)層6上的金屬焊盤3連接。

本發(fā)明在硅壓阻式壓力傳感器的壓力膜片與保護(hù)層6之間增加了一層用于改善該壓力傳感器芯片性能的經(jīng)過摻雜處理的屏蔽層cap?5。屏蔽層cap5將保護(hù)層6與壓敏電阻2進(jìn)行隔離，屏蔽保護(hù)層6上存在的電荷產(chǎn)生的電場，防止電場對下面的壓敏電阻2產(chǎn)生影響。在本實施例中，屏蔽層cap5覆蓋在整個壓力膜片上。保護(hù)層上設(shè)有數(shù)個接觸孔，將壓敏電阻2的電壓信號引至芯片表面的金屬焊盤3。壓敏電阻2經(jīng)重?fù)诫s硅導(dǎo)線7、金屬導(dǎo)線8、接觸孔4與金屬焊盤3連接。

這種增加屏蔽層cap5的壓力傳感器在制作工藝上與普通硅壓力傳感器的工藝基本一致。所不同的是在進(jìn)行壓敏電阻2的擴散或離子注入后，增加一步屏蔽層5的擴散或注入，之后壓敏電阻和屏蔽層可以進(jìn)行一次退火。

實施例二

實施例二與實施例一相同，所不同的是屏蔽層cap5為環(huán)狀，未完全覆蓋住整個壓力膜片，僅僅覆蓋住壓敏電阻2。這種形狀的屏蔽層可能可以在力學(xué)方面減小對壓力膜片帶來的負(fù)面影響。參見圖3、圖4。