[發(fā)明專利]一種帶自檢測裝置的壓阻式壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610266004.3
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105716753B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 聶萌;楊恒山;黃慶安
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G01L25/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明公開了一種帶自檢測裝置的壓阻式壓力傳感器，包括硅襯底、壓敏電阻條、二氧化硅和氮化硅復合層、下電極、彈性敏感薄膜、真空密封腔、上電極、銦凸點、上玻璃基板、玻璃、金屬引線、硼離子重摻雜擴散區(qū)；二氧化硅和氮化硅復合層生長在硅襯底的頂面；硅襯底中設有與壓敏電阻條相連的硼離子重摻雜擴散區(qū)；下電極嵌至在二氧化硅和氮化硅復合層中；上玻璃基板固定連接在二氧化硅和氮化硅復合層的頂面；金屬引線的一端伸入二氧化硅和氮化硅復合層的電極引出孔中，金屬引線的另一端與壓敏電阻條連接，構(gòu)成惠斯通電橋。該壓力傳感器利用靜電力模擬實際檢測中的壓力值，能夠快速實現(xiàn)壓力值的改變，在分析傳感器性能時，具有更高的效率。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，具體來說，涉及一種帶自檢測裝置的壓阻式壓力傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。目前市面上主流的壓力傳感器為壓阻式壓力傳感器。在一個傳感器正式地投入工業(yè)實踐應用之前，必須先進行測試、標定等一系列環(huán)節(jié)來研究傳感的性能。傳統(tǒng)的檢測方法是將壓力傳感器放置在氣壓箱，通過設定壓力值來模擬實際測量環(huán)境。但這傳統(tǒng)的方法存在一個弊端，設定的壓力值不能劇變，當需要從一個壓力值變化到另一個壓力值時，往往需要經(jīng)過很長的變化時間。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種帶自檢測裝置的壓阻式壓力傳感器及其制備方法，該壓力傳感器利用靜電力模擬實際檢測中的壓力值，能夠快速實現(xiàn)壓力值的改變，在分析傳感器性能時，具有更高的效率。同時還提供該傳感器的制備方法，簡單易行。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種帶自檢測裝置的壓阻式壓力傳感器，該壓力傳感器包括硅襯底、壓敏電阻條、二氧化硅和氮化硅復合層、下電極、彈性敏感薄膜、真空密封腔、上電極、銦凸點、上玻璃基板、玻璃、金屬引線、硼離子重摻雜擴散區(qū)；硅襯底的底部和玻璃通過陽極鍵合，真空密封腔位于硅襯底中，真空密封腔的底面為玻璃的頂面；位于真空密封腔正上方的硅襯底為彈性敏感薄膜；二氧化硅和氮化硅層復合層生長在硅襯底的頂面；壓敏電阻條位于硅襯底中；硅襯底中還設有與壓敏電阻條相連的硼離子重摻雜擴散區(qū)；下電極嵌至在二氧化硅和氮化硅復合層中，且下電極的底面與壓敏電阻條的頂面相連；下電極通過壓焊快引出；上玻璃基板通過銦凸點固定連接在二氧化硅和氮化硅復合層的頂面；上電極固定連接在上玻璃基板的底面；二氧化硅和氮化硅復合層中設有電極引出孔，金屬引線的一端伸入二氧化硅和氮化硅復合層的電極引出孔中，與硼離子重摻雜擴散區(qū)形成歐姆接觸，金屬引線的另一端與該硼離子重摻雜擴散區(qū)相連的壓敏電阻條連接，構(gòu)成惠斯通電橋。

作為優(yōu)選例，所述的壓敏壓阻條為四個，四個壓敏壓阻條位于彈性敏感薄膜層四周邊緣的中心處。

作為優(yōu)選例，所述的上電極位于真空密封腔正上方。

作為優(yōu)選例，所述的銦凸點位于上電極和二氧化硅和氮化硅復合層邊緣之間。

一種帶自檢測裝置的壓阻式壓力傳感器的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

第一步：對硅片上的單晶硅層中進行硼離子注入，形成壓敏電阻條；

第二步：對單晶硅層中再次進行硼離子注入，形成與壓敏電阻條連接的硼離子重摻雜擴散區(qū)；通過硼離子重摻雜擴散區(qū)實現(xiàn)壓敏電阻條之間的歐姆連接；

第三步：在雙面拋光的硅片正面和背面各生長二氧化硅和氮化硅復合層，將硅片正面的二氧化硅和氮化硅復合層作為壓力傳感器的絕緣介質(zhì)層，硅片背面的二氧化硅和氮化硅復合層作為硅片背面腐蝕的掩膜；

第四步：對硅片正面的二氧化硅和氮化硅復合層進行光刻并刻蝕，形成接觸孔，用于壓敏電阻條的引出；