专利名称：一种压力传感器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种压力传感器，具体地说是一种基于表面微机械加工工艺的压 力传感器，属于微传感器的技术领域。
背景技术：
传感器技术是一项发展迅速的高新技术，也是世界科技发展的重要标志之一，与 通讯技术、计算机技术并称为信息产业的三大支柱。传感器是一种将外界物理量或化学量 信号转换为可测量的电信号的器件，是人类获取信息的重要手段之一。基于MEMS(微电子 机械系统)加工工艺的微传感器凭借体积小、功耗低、响应快等传统传感器所无法比拟的 优点在汽车电子、医疗器械、家用电器、环境监测及航空航天等领域得到了广泛的应用。压阻式微压力传感器是微传感器的一种，其原理是基于C. S Smith与1954年发现 的压阻效应，即当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化导致半导体的电阻率 发生变化的现象。目前大多数压阻式压力传感器都采用MEMS体微机械加工工艺制备，即 在硅片表面通过氧化、光刻、离子注入等平面IC工艺制备出应力敏感电阻与金属互连引线 后，从硅片背面进行各向异性湿法腐蚀，通过调整腐蚀速率及时间来控制压力敏感膜的厚 度，腐蚀完成后需用玻璃或硅材料衬底进行键合，作为芯片的支撑结构。采用上述工艺制备 的压力传感器不仅压力敏感膜的厚度均勻性差，芯片体积大，而且需要键合工艺，使得制备 的压力传感器成品率低、性能不稳定、成本高。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种压力传感器，其压力 敏感膜的均勻性好、工艺操作简单及加工成本低。按照本实用新型提供的技术方案，所述压力传感器，包括衬底；所述衬底上部凹设 有浅杯槽；衬底对应于设置浅杯槽的表面淀积有压力敏感膜，所述压力敏感膜上淀积有氧 化层；所述氧化层与压力敏感膜覆盖浅杯槽的槽口 ；所述压力敏感膜、氧化层与衬底对应 于设置浅杯槽上部形成密闭空腔；所述氧化层上设有敏感电阻；所述敏感电阻分别形成惠 斯通电桥的桥臂，氧化层的表面对应于设置敏感电阻外的其余部分覆盖有绝缘介质层，所 述绝缘介质层上设有电极；所述电极穿过绝缘介质层并与敏感电阻电性连接。所述绝缘介质层的材料包括氮化硅。所述压力敏感膜通过LPCVD淀积在衬底上。 所述压力敏感膜的材料包括导电多晶硅。所述敏感电阻的材料包括导电多晶硅；所述导电 多晶硅通过LPCVD淀积在氧化层上，在所述导电多晶硅上掺杂刻蚀后，形成敏感电阻。所述 压力敏感膜上设有释放孔，所述释放孔内填充有氧化层；所述释放孔位于敏感电阻的外侧。 所述压力敏感膜通过干法刻蚀形成释放孔。所述衬底通过刻蚀形成浅杯槽。所述衬底的材 料为单晶硅。本实用新型的优点采用表面微机械加工工艺制备，避免了采用长时间的各向异 性湿法腐蚀的工艺。采用LPCVD淀积的多晶硅作为压力敏感膜，使得压力敏感膜具有良好的均勻性。通过在衬底上设置浅杯槽，在浅杯槽内设置牺牲层；通过对牺牲层的处理避免了 对时间控制的依赖及粘连现象的发生。工艺实现上更加简单，利于传感器与后续信号检测 电路的集成，实现机电一体化，且有助于传感器成本的降低。
图1为本实用新型的腐蚀图。图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1和图2所示本实用新型衬底1、浅杯槽2、压力敏感膜3、氧化层4、敏感电 阻5、电极6、释放孔7及绝缘介质层8。如图1和图2所示，所述衬底1上凹设有浅杯槽2，衬底1的材料为单晶硅。所述 衬底1对应于设置浅杯槽2的端面淀积有压力敏感膜3，所述压力敏感膜3的材料包括导电 多晶硅，所述压力敏感膜3上设有释放孔7，用于释放浅杯槽2内的牺牲层。所述浅杯槽2 内淀积有牺牲层，通过浅杯槽2内的牺牲层作用，将压力敏感膜3利用LPCVD(低压化学气 相沉积)的方法淀积在衬底1和牺牲层上。所述压力敏感膜3上生长有氧化层4，所述氧 化层4覆盖在压力敏感膜3的表面并填充在释放孔7内，使压力敏感膜3与氧化层4覆盖 浅杯槽2的槽口，压力敏感膜3与衬底1形成密闭的空腔。所述氧化层4上淀积有敏感电 阻5，氧化层4对应于设置敏感电阻5外的其余表面均覆盖有绝缘介质层8。所述敏感电阻 5分别形成惠斯通电桥的桥臂，所述敏感电阻5的材料包括导电多晶硅。所述绝缘介质层8 上设有电极6，所述电极6穿过绝缘介质层8并与敏感电阻5电性连接。上述结构的压力传感器通过下述工艺步骤实现(1)、依据压力传感器的量程要求，确定芯片及压力敏感膜3的尺寸，采用有限元 分析软件确定压力敏感膜3的应力分布，布置敏感电阻5及电极，并制作对应的光刻版；(2)、对衬底1进行氧化，刻蚀出浅杯槽2及与浅杯槽2相连通的释放通道；所述衬 底1通过干法腐蚀或湿法腐蚀形成浅杯槽2 ；并在浅杯槽2内填充牺牲层，所述牺牲层的材 料可为磷硅玻璃(PSG)；(3)、采用LPCVD在衬底1对应于设置浅杯槽2的表面淀积多晶硅，根据压力传感 器量程要求决定多晶硅的厚度，形成压力敏感膜3 ；(4)、采用干法刻蚀在压力敏感膜3上形成释放孔7，所述释放孔7从压力敏感膜3 的表面延伸到牺牲层的表面；(5)、采用湿法或干法腐蚀牺牲层，所述牺牲层通过释放孔7进行释放，所述压力 敏感膜3作为牺牲层释放的阻挡墙，释放时间无需精确控制；(6)在压力敏感膜3上热氧化生长氧化层4，所述氧化层4填充在释放孔7内，将释 放孔7封闭；所述氧化层4与压力敏感膜3将浅杯槽2封闭，使浅杯槽2形成密闭的空腔；(7)、在所述氧化层4上通过LPCVD的方法淀积多晶硅，对多晶硅掺杂后进行刻蚀， 在氧化层4上形成敏感电阻5，所述敏感电阻5分别形成惠斯通电桥的桥臂；然后在所述敏 感电阻5上进行离子注入形成欧姆接触区；所述敏感电阻5布置在压力敏感膜3上张应力与压应力的对称区；(8)、在氧化层4上对应于敏感电阻5外的其余部分均通过LPCVD淀积绝缘介质层 8，所述绝缘介质层8的材料可为氮化硅；绝缘介质层8作为金属隔离层；(9)、在绝缘介质层8的表面刻蚀形成引线孔，所述引线孔内淀积金属，得到电极 6 ；所述电极6位于敏感电阻5的上方；电极6与敏感电阻5电性连接；(10)、划片、封装、测试，完成压力传感器的制备。如图1和图2所示，使用时，将电极6与相应的外部设备相连。电极6与敏感电 阻5电性连接，敏感电阻5均为惠斯通电桥的桥臂。当压力传感器不受压力时，由敏感电阻 5组成的惠斯通电桥输出的电压为零。当压力传感器受到压力时，所述电极6与敏感电阻 5形成的惠斯通电桥输出对应的电压信号，通过检测所述惠斯通电桥的输出电压，得到压力 传感器的灵敏度。所述衬底1与压力敏感膜3、氧化层4间密闭的空腔，即通过浅杯槽2的 作用，当压力传感器受到外界压力时，压力敏感膜3发生形变，上面的敏感电阻5也产生形 变，引起压阻效应，通过检测惠斯通电桥的输出电压，得到压力传感器的灵敏度。本实用新型采用表面微机械加工工艺制备，避免了采用长时间的各向异性湿法腐 蚀的工艺。采用LPCVD淀积的多晶硅作为压力敏感膜3，使得压力敏感膜3具有良好的均勻 性。通过在衬底1上设置浅杯槽2，在浅杯槽2内设置牺牲层；通过设置释放孔7，并采取隔 离层，避免了对释放时间控制的依赖。工艺实现上更加简单，利于传感器与后续信号检测电 路的集成，并降低成本。
权利要求一种压力传感器，包括衬底(1)；其特征是所述衬底(1)上部凹设有浅杯槽(2)；衬底(1)对应于设置浅杯槽(2)的表面淀积有压力敏感膜(3)，所述压力敏感膜(2)上淀积有氧化层(4)；所述氧化层(4)与压力敏感膜(3)覆盖浅杯槽(2)的槽口；所述压力敏感膜(3)、氧化层(4)与衬底(1)对应于设置浅杯槽(2)上部形成密闭空腔；所述氧化层(4)上设有敏感电阻(5)；所述敏感电阻(5)分别形成惠斯通电桥的桥臂，氧化层(4)的表面对应于设置敏感电阻(5)外的其余部分覆盖有绝缘介质层(8)，所述绝缘介质层(8)上设有电极(6)；所述电极(6)穿过绝缘介质层(8)并与敏感电阻(5)电性连接。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述绝缘介质层(8)的材料包括氮 化硅。
3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述压力敏感膜(3)通过LPCVD淀 积在衬底⑴上。
4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述压力敏感膜(3)的材料包括导 电多晶娃。
5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述敏感电阻(5)的材料包括导电 多晶硅；所述导电多晶硅通过LPCVD淀积在氧化层4上，在所述导电多晶硅上掺杂刻蚀后， 形成敏感电阻(5)。
6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述压力敏感膜(3)上设有释放孔(7)，所述释放孔(7)内填充有氧化层⑷；所述释放孔(7)位于敏感电阻(5)的外侧。
7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征是所述压力敏感膜(3)通过干法刻蚀 形成释放孔(7)。
8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述衬底(1)通过刻蚀形成浅杯槽⑵。
9.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征是所述衬底(1)的材料为单晶硅。
专利摘要本实用新型涉及一种压力传感器，包括衬底；所述衬底上部凹设有浅杯槽；衬底对应于设置浅杯槽的表面淀积有压力敏感膜，所述压力敏感膜上淀积有氧化层；所述氧化层与压力敏感膜覆盖浅杯槽的槽口；所述压力敏感膜、氧化层与衬底对应于设置浅杯槽上部形成密闭空腔；所述氧化层上设有敏感电阻；所述敏感电阻分别形成惠斯通电桥的桥臂，氧化层的表面对应于设置敏感电阻外的其余部分覆盖有绝缘介质层，所述绝缘介质层上设有电极；所述电极穿过绝缘介质层并与敏感电阻电性连接。本实用新型压力敏感膜的均匀性好、工艺操作简单及加工成本低。
文档编号G01L1/18GK201653604SQ20102015374
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者刘同庆, 沈绍群 申请人:无锡芯感智半导体有限公司