[發明專利]具有多階應力集中區的壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010645413.0
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111855039A
• 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

本公開提供一種具有多階應力集中區的壓力傳感器及其制備方法。壓力傳感器包括襯底、壓力敏感單元、絕緣鈍化層以及導線層；襯底沿其厚度方向的第一表面設置有空腔，應力敏感膜設置在第一表面上，多個壓敏電阻設置在應力敏感膜背離襯底的一側，多個壓敏電阻平行間隔設置，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；絕緣鈍化層設置在壓力敏感單元背離襯底的一側，其設置有貫穿其厚度的金屬化過孔，導線層設置在絕緣鈍化層背離襯底的一側，通過金屬化過孔與壓力敏感單元電連接；絕緣鈍化層上還設置有多階應力集中區，與壓力敏感單元相對應，以在壓力敏感單元處產生應力集中。可以有效提高壓力傳感器的線性度和靈敏度。

技術領域

本公開屬于壓力傳感器技術領域，具體涉及一種具有多階應力集中區的壓力傳感器以及一種具有多階應力集中區的壓力傳感器的制備方法。

背景技術

傳統地，壓力傳感器包括硅襯底以及設置在所述硅襯底上的應力敏感膜和四個壓敏電阻等結構，四個壓敏電阻通過引線相互電連接形成惠斯通電橋結構。

但是，經過本公開的發明人多次試驗研究，雖然傳統地壓力傳感器為了提高壓力檢測靈敏度，在襯底上設置有空腔，但是對于一些微弱的壓力，卻無法檢測出，靈敏度較差。

此外，傳統地壓力傳感器在形成空腔時，往往利用刻蝕液從襯底的背面開始刻蝕，通過控制刻蝕液的刻蝕時間來獲得所需要的空腔，這有可能會導致空腔刻蝕深度不一，導致器件的一致性和可靠性變差。

發明內容

本公開旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種具有多階應力集中區的壓力傳感器以及一種具有多階應力集中區的壓力傳感器的制備方法。

本公開的一方面，提供一種具有多階應力集中區的壓力傳感器，包括襯底、壓力敏感單元、絕緣鈍化層以及導線層，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；

所述應力敏感膜設置在所述第一表面上，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所述壓力敏感單元電連接；并且，

所述絕緣鈍化層上還設置有多階應力集中區，所述多階應力集中區與所述壓力敏感單元相對應，以在所述壓力敏感單元處產生應力集中。

在一些可選地實施方式中，所述多階應力集中區包括多個應力集中臺階，所述多個應力集中臺階沿所述絕緣鈍化層的長度方向間隔設置。

在一些可選地實施方式中，在所述多個應力集中臺階中，靠近所述壓力敏感單元的應力集中臺階的厚度小于遠離所述壓力敏感單元的應力集中臺階的厚度。

在一些可選地實施方式中，所述多個應力集中臺階的厚度自靠近所述壓力敏感單元的一側向遠離所述壓力敏感單元的一側依次遞增。

在一些可選地實施方式中，所述襯底包括底座和基底，所述基底設置在所述底座上，所述基底上設置有所述空腔，所述底座上設置有應力釋放結構。

在一些可選地實施方式中，所述底座的橫截面呈倒梯形結構，所述倒梯形結構形成所述應力釋放結構。

在一些可選地實施方式中，所述壓力傳感器還包括刻蝕停止層，所述刻蝕停止層夾設在所述襯底與所述壓力敏感單元之間。

本公開的另一方面，提供一種具有多階應力集中區的壓力傳感器的制備方法，包括：

提供第一襯底和第二襯底；