[發明專利]具有多平行環形惠斯通電橋的壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010645406.0
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111855038A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 李維平;蘭之康;李曉波
• 申請（專利權）人: 南京高華科技股份有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/00
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

1.一種具有多平行環形惠斯通電橋的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器包括襯底、壓力敏感單元、絕緣鈍化層、導線層以及刻蝕停止層，所述壓力敏感單元包括應力敏感膜、多個壓敏電阻以及多根引線；其中，

所述襯底沿其厚度方向的第一表面設置有空腔，所述第一表面上設置有所述刻蝕停止層；

所述應力敏感膜設置在所述刻蝕停止層上，所述多個壓敏電阻設置在所述應力敏感膜背離所述襯底的一側，并且，所述多個壓敏電阻平行間隔設置，所述多個壓敏電阻通過所述多根引線電連接形成多平行環形惠斯通電橋；

所述絕緣鈍化層設置在所述壓力敏感單元背離所述襯底的一側，所述絕緣鈍化層上設置有貫穿其厚度的多個金屬化過孔；

所述導線層設置在所述絕緣鈍化層背離所述襯底的一側，所述導線層通過所述金屬化過孔與對應的所述引線電連接。

2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述多平行環形惠斯通電橋包括平行間隔設置的兩個環形橋臂，分別為第一環形橋臂和第二環形橋臂；所述壓力敏感單元包括四個壓敏電阻以及四根引線，分別為第一壓敏電阻、第二壓敏電阻、第三壓敏電阻、第四壓敏電阻、第一引線、第二引線、第三引線以及第四引線；其中，

所述第一壓敏電阻與所述第三壓敏電阻平行間隔設置，且所述第一壓敏電阻與所述第三壓敏電阻通過所述第一引線和所述第二引線電連接形成所述第一環形橋臂；

所述第二壓敏電阻與所述第四壓敏電阻平行間隔設置，且所述第二壓敏電阻與所述第四壓敏電阻通過所述第三引線和所述第四引線電連接形成所述第二環形橋臂。

3.根據權利要求2所述的壓力傳感器，其特征在于，同一個環形橋臂內兩個壓敏電阻之間的間距范圍為10um～1000um，相鄰兩個環形橋臂間相鄰兩個壓敏電阻之間的間距范圍為10um～50um；和/或，

所述壓敏電阻的長度范圍為50um～1500um，所述壓敏電阻的寬度范圍為2um～200um。

4.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力敏感單元還包括多個電阻隔離環，所述電阻隔離環環設在對應的所述壓敏電阻四周。

5.根據權利要求4所述的壓力傳感器，其特征在于，所述電阻隔離環采用PN結電阻隔離環；和/或，

所述電阻隔離環的寬度范圍為10um～100um，所述電阻隔離環與對應的所述壓敏電阻之間的間距范圍為2um～100um。

6.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器還包括金屬電磁屏蔽件，所述金屬電磁屏蔽件設置在所述導線層背離所述襯底的一側；其中，

所述金屬電磁屏蔽件分別與所述導線層和所述襯底相連，以使得所述環形惠斯通電橋上下兩側處于同一電位。

7.根據權利要求6所述的壓力傳感器，其特征在于，所述金屬電磁屏蔽件包括屏蔽件主體和連接件；其中，

所述屏蔽件主體設置在所述導線層背離所述襯底的一側，并且所述屏蔽件主體在所述環形惠斯通電橋上的正投影與所述環形惠斯通電橋重合或落在其外側；

所述連接件的第一端與所述屏蔽件主體相連，所述連接件的第二端與所述襯底相連。

8.一種具有多平行環形惠斯通電橋的壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

提供第一襯底和第二襯底；

在所述第一襯底沿其厚度方向的第一表面形成刻蝕停止層；

將所述第二襯底與所述第一襯底的第一表面進行鍵合，并對所述第二襯底進行減薄處理，獲得應力敏感膜；

從所述第一襯底沿其厚度方向的第二表面進行刻蝕至所述刻蝕停止層處，獲得空腔；

在所述第二襯底背離所述第一襯底的一側形成多個壓敏電阻以及多根引線，所述多個壓敏電阻平行間隔設置，所述多個壓敏電阻通過所述多根引線電連接形成多平行環形惠斯通電橋；

在所述第二襯底背離所述第一襯底的一側形成絕緣鈍化層并圖形化，在所述絕緣鈍化層上形成多個金屬化過孔；

在所述絕緣鈍化層背離所述第一襯底的一側形成導線層，制備得到所述壓力傳感器，所述導線層通過所述金屬化過孔與對應的所述引線電連接。