[發(fā)明專利]高靈敏度硅壓阻壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410510901.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104296899B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆建民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 繆建民
• 主分類號(hào): G01L1/22
• 分類號(hào): G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32104
• 代理人: 殷紅梅,張濤

1.一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，包括硅基底（1）；其特征是：所述硅基底（1）上貼合有應(yīng)變膜（3），且應(yīng)變膜（3）將硅基底（1）內(nèi)的上部密封形成真空腔（5）；應(yīng)變膜（3）的中心區(qū)凹設(shè)有應(yīng)力集中區(qū)（4），所述應(yīng)力集中區(qū)（4）位于真空腔（5）的正上方；應(yīng)變膜（3）上設(shè)置用于形成惠斯通電橋橋臂的應(yīng)變電阻（6），所述應(yīng)變電阻（6）位于應(yīng)力集中區(qū)（4）的外圈且位于真空腔（5）的上方；應(yīng)變膜（3）上的應(yīng)變電阻（6）通過(guò)應(yīng)變膜（3）上方的金屬電極（10）電連接后形成惠斯通電橋；金屬電極（10）與應(yīng)變膜（3）間通過(guò)保護(hù)層（9）相隔離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是：所述應(yīng)變電阻（6）的外側(cè)設(shè)置有離子注入導(dǎo)線（7），所述離子注入導(dǎo)線（7）通過(guò)金屬連接導(dǎo)線（11）與金屬電極（10）電連接，以將應(yīng)變膜（3）上的應(yīng)變電阻（6）連接形成惠斯通電橋；金屬電極（10）與金屬連接導(dǎo)線（11）為同一工藝制造層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是：所述金屬電極（10）與保護(hù)層（9）之間設(shè)置有接觸層（8），所述保護(hù)層（9）支撐在應(yīng)變膜（3）上，保護(hù)層（9）以及金屬連接導(dǎo)線（11）上覆蓋有鈍化層（12）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是：所述硅基底（1）內(nèi)的上部設(shè)有凹槽（13），在所述凹槽（13）的側(cè)壁、底壁以及硅基底（1）的表面上均設(shè)置有鍵合層（2）；應(yīng)變膜（3）與鍵合層（2）硅硅鍵合，以使得應(yīng)變膜（3）貼合在硅基底（1）上，應(yīng)變膜（3）將凹槽（13）密封形成真空腔（5）。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是：所述接觸層（8）為TiN層，接觸層（8）的厚度為0.05μm~0.5μm，保護(hù)層（9）為氧化硅層，鈍化層（12）為氮化硅層。

6.一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，其特征是，所述壓力傳感器的制備方法包括如下步驟：

（a）、提供上部具有凹槽（13）的硅基底（1），所述硅基底（1）上貼合應(yīng)變膜（3），以通過(guò)應(yīng)變膜（3）將硅基底（1）內(nèi)的凹槽（13）密封形成真空腔（5）；

（b）、在上述應(yīng)變膜（3）上進(jìn)行離子注入，以形成若干應(yīng)變電阻區(qū)（20），所述應(yīng)變電阻區(qū)（20）位于真空腔（5）的上方；

（c）、在上述應(yīng)變膜（3）上再次進(jìn)行離子注入，以形成注入導(dǎo)線區(qū)（21），所述注入導(dǎo)線區(qū)（21）與應(yīng)變電阻區(qū)（20）相接觸；

（d）、將上述形成注入導(dǎo)線區(qū)（21）的應(yīng)變膜（3）及硅基底（1）進(jìn)行退火，以在應(yīng)變膜（3）上形成離子注入導(dǎo)線（7）以及用于形成惠斯通電橋橋臂的應(yīng)變電阻（6），離子注入導(dǎo)線（7）與相對(duì)應(yīng)的應(yīng)變電阻（6）接觸；

（e）、在上述應(yīng)變膜（3）的上方淀積保護(hù)層（9），所述保護(hù)層（9）覆蓋在應(yīng)變膜（3）、離子注入導(dǎo)線（7）以及應(yīng)變電阻（6）上；

（f）、選擇性地掩蔽和刻蝕上述保護(hù)層（9），以在離子注入導(dǎo)線（7）的上方形成貫通保護(hù)層（9）的窗口（15），所述窗口（15）位于真空腔（5）的外側(cè)；

（g）、在上述保護(hù)層（9）上設(shè)置接觸膜層（16），所述接觸膜層（16）覆蓋在保護(hù)層（9）上，并覆蓋窗口（15）的側(cè)壁及底壁；

（h）、在上述接觸膜層（16）上設(shè)置金屬層（17），所述金屬層（17）通過(guò)接觸膜層（16）與保護(hù)層（9）相隔離；

（i）、選擇性地掩蔽和刻蝕上述金屬層（17），以去除真空腔（5）正上方對(duì)應(yīng)的金屬層（17）以及接觸膜層（16），以在應(yīng)變膜（3）上得到接觸層（8）以及金屬導(dǎo)體（22）；金屬導(dǎo)體（22）通過(guò)接觸層（8）與保護(hù)層（9）隔離，且金屬導(dǎo)體（22）通過(guò)接觸層（8）與離子注入導(dǎo)線（7）電連接；

（j）、在上述應(yīng)變膜（3）的上方淀積鈍化層（12），所述鈍化層（12）覆蓋在金屬導(dǎo)體（22）、接觸層（8）以及保護(hù)層（9）上；

（k）、選擇性地掩蔽和刻蝕鈍化層（12），并刻蝕真空腔（5）中心區(qū)上方的保護(hù)層（9）及應(yīng)變膜（3），以在金屬導(dǎo)體（22）的上方形成貫通鈍化層（12）的電極窗口，并在真空腔（5）的上方形成應(yīng)力集中區(qū)（4），應(yīng)變電阻（6）位于應(yīng)力集中區(qū)（4）的外圈。