[發明專利]一種高溫壓力傳感器及其加工方法

有效

• 申請號: 201510023320.3
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104535253B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 劉冠東;崔萬鵬;高成臣;郝一龍
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于最高工作溫度可以達到500℃，壓力傳感器包括硅敏感膜片，底座，TO管殼，其特征在于，所述加工方法包括以下步驟

硅敏感膜片加工步驟包括采用SOI單晶硅圓片作為基片，在器件層加工電阻，用磁控濺射的方法在電阻上制作二硅化鈦/鈦/氮化鈦/鉑/金耐高溫的歐姆接觸電極及引線互連組成惠斯登電橋，在襯底層進行各向異性腐蝕形成對壓力敏感的膜片結構，

鍵合加工步驟包括采用應變溫度在550℃以上含有鈉離子成分且與硅熱膨脹系數匹配的耐高溫玻璃片為材料與硅敏感膜片進行陽極鍵合，或以單晶硅圓片為基片以應變溫度在550℃以上的玻璃焊料或應變溫度在550℃以上的金屬焊料為鍵合介質與硅敏感膜片進行氣密性鍵合，

封裝加工步驟包括采用相應耐高溫氣密絕緣的玻璃絕緣子為管腳填充材料的金屬管殼為外殼實現芯片級封裝。

2.根據權利要求1所述的高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于，當采用SOI單晶硅圓片作為基片時，器件層上的半導體電阻組成惠斯登電橋，襯底層經各向異性腐蝕形成對壓力敏感的膜片結構，所述硅敏感膜片加工步驟包括

電阻加工步驟包括離子注入并退火形成電阻，

電阻圖形化及隔離加工步驟包括刻蝕基片的器件層形成惠斯登電橋，用低壓化學氣相淀積的方法在基片表面淀積二氧化硅/氮化硅鈍化層，電阻被鈍化層和SOI片的埋氧層包裹起來，消除高溫時的漏電流，

金屬層生長加工步驟包括用磁控濺射的方法在電阻上制作二硅化鈦/鈦/氮化鈦/鉑/金耐高溫的歐姆接觸電極及互連線，硅/二硅化鈦歐姆接觸具有良好的熱穩定性，氮化鈦阻擋層能夠有效阻擋高溫環境中各層金屬之間的相互擴散，

背腔腐蝕加工步驟包括基片正面旋涂保護膠，基片背面以二氧化硅/氮化硅鈍化層為掩膜對窗口區域的硅襯底進行各向異性腐蝕，形成對壓力敏感的膜片結構。

3.根據權利要求1所述的高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于，當采用玻璃片或單晶硅圓片為基片加工所述底座時，所述鍵合加工步驟包括

硅玻璃鍵合加工步驟包括當采用耐高溫玻璃片加工底座時，用陽極鍵合的方法將硅敏感膜片與玻璃片鍵合，所采用的玻璃基片的應變溫度應該在550℃以上且含有鈉離子成分，

硅硅鍵合加工步驟包括當采用單晶硅圓片加工底座時，用焊料鍵合的方法將硅敏感膜片與單晶硅圓片鍵合，所采用的金屬焊料或玻璃焊料應該能夠在550℃以上保持良好的氣密性和封接強度。

4.根據權利要求1所述的高溫壓力傳感器的加工方法，其特征在于，當以TO型金屬管殼為外殼實現芯片級封裝時，所述封裝加工步驟包括

芯片與管殼封裝步驟包括采用相應耐高溫氣密絕緣的玻璃絕緣子為管腳填充材料的耐高溫金屬管殼，選用耐高溫玻璃焊料或金屬焊料將芯片底座與管殼的管座封接，

管殼封裝步驟包括管殼的管座和管殼的蓋帽之間用儲能焊封接。