高靈敏度硅壓阻壓力傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種壓力傳感器及其制備方法，尤其是一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器及其制備方法，屬于半導體壓力傳感器的【技術領域】。按照本發明提供的技術方案，所述高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，包括硅基底；所述硅基底上貼合有應變膜，且應變膜將硅基底內的上部密封形成真空腔；應變膜的中心區凹設有應力集中區，所述應力集中區位于真空腔的正上方；應變膜上設置用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻，所述應變電阻位于應力集中區的外圈且位于真空腔的上方；應變膜上的應變電阻通過應變膜上方的金屬電極電連接后形成惠斯通電橋；金屬電極與應變膜間通過保護層相隔離。本發明結構緊湊，在不增大壓力傳感器面積和工藝難度下提高了靈敏度，安全可靠。
【專利說明】高靈敏度硅壓阻壓力傳感器及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓力傳感器及其制備方法，尤其是一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器及其制備方法，屬于半導體壓力傳感器的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]由于半導體傳感器具有體積小、重量輕、精度高、溫度特性好、制造工藝與半導體集成電路工藝兼容等特點，現已被應用到非常廣闊的領域，如汽車、醫學、航天、環境等。
[0003]近年來，MEMS壓力傳感器在汽車電子、消費電子和工業電子領域逐漸取代傳統的機械量傳感器，具有廣闊的市場前景，例如輪胎壓力監測壓力傳感器、發動機機油壓力傳感器、汽車剎車系統空氣壓力傳感器和汽車發動機進氣歧管壓力傳感器等都廣泛應用了 MEMS技術。
[0004]硅壓阻式壓力傳感器包括一個感壓膜和其周圍的支撐部分，并在感壓膜邊界內的最大應變區制作了四個壓敏電阻，組成惠斯通電橋來感應壓力的變化。從壓阻式壓力傳感器的原理知道橋臂電阻的變化量AR/R與膜的應力成正比，所以應力越大，靈敏度越高。對同一壓力，膜的應力與膜厚成反比，與膜的面積成正比。對于要求高靈敏度的傳感器，在不增加面積的情況下只有通過減小膜的厚度來提高靈敏度，但這增加了減薄工藝的難度，且隨著膜的厚度減小，應力隨位置變化率變大，對于要得到相同性能的壓力傳感器，這大大增大了制作壓敏電阻的工藝難度。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器及其制備方法，其結構緊湊，在不增大壓力傳感器面積和工藝難度下提高了靈敏度，安全可靠。
[0006]按照本發明提供的技術方案，所述高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，包括硅基底；所述硅基底上貼合有應變膜，且應變膜將硅基底內的上部密封形成真空腔；應變膜的中心區凹設有應力集中區，所述應力集中區位于真空腔的正上方；應變膜上設置用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻，所述應變電阻位于應力集中區的外圈且位于真空腔的上方；應變膜上的應變電阻通過應變膜上方的金屬電極電連接后形成惠斯通電橋；金屬電極與應變膜間通過保護層相隔離。
[0007]所述應變電阻的外側設置有離子注入導線，所述離子注入導線通過金屬連接導線與金屬電極電連接，以將應變膜上的應變電阻連接形成惠斯通電橋；金屬電極與金屬連接導線為同一工藝制造層。
[0008]所述金屬電極與保護層之間設置有接觸層，所述保護層支撐在應變膜上，保護層以及金屬連接導線上覆蓋有鈍化層。
[0009]所述硅基底內的上部設有凹槽，在所述凹槽的側壁、底壁以及硅基底的表面上均設置有鍵合層；應變膜與鍵合層硅硅鍵合，以使得應變膜貼合在硅基底上，應變膜將凹槽密封形成真空腔。
[0010]所述接觸層為TiN層，接觸層的厚度為0.05 μ πΓΟ.5 μ m，保護層為氧化硅層，鈍化層為氮化娃層。
[0011]一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，所述壓力傳感器的制備方法包括如下步驟:
a、提供上部具有凹槽的硅基底，所述硅基底上貼合應變膜，以通過應變膜將硅基底內的凹槽密封形成真空腔；
b、在上述應變膜上進行離子注入，以形成若干應變電阻區，所述應變電阻區位于真空腔的上方；
C、在上述應變膜上再次進行離子注入，以形成注入導線區，所述注入導線區與應變電阻區相接觸；
d、將上述形成注入導線區的應變膜及硅基底進行退火，以在應變膜上形成離子注入導線以及用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻，離子注入導線與相對應的應變電阻接觸；
e、在上述應變膜的上方淀積保護層，所述保護層覆蓋在應變膜、離子注入導線以及應變電阻上；
f、選擇性地掩蔽和刻蝕上述保護層，以在離子注入導線的上方形成貫通保護層的窗口，所述窗口位于真空腔的外側；
g、在上述保護層上設置接觸膜層，所述接觸膜層覆蓋在保護層上，并覆蓋窗口的側壁及底壁；
h、在上述接觸膜層上設置金屬層，所述金屬層通過接觸膜層與保護層相隔離；
1、選擇性地掩蔽和刻蝕上述金屬層，以去除真空腔正上方對應的金屬層以及接觸膜層，以在應變膜上得到接觸層以及金屬導體；金屬導體通過接觸層與保護層隔離，且金屬導體通過接觸層與離子注入導線電連接；
j、在上述應變膜的上方淀積鈍化層，所述鈍化層覆蓋在金屬導體、接觸層以及保護層上；
k、選擇性地掩蔽和刻蝕鈍化層，并刻蝕真空腔中心區上方的保護層及應變膜，以在金屬導體的上方形成貫通鈍化層的電極窗口，并在真空腔的上方形成應力集中區，應變電阻位于應力集中區的外圈。
[0012]所述步驟a包括如下步驟:
al、提供具有兩個相對主面的硅基底，所述兩個主面包括第一主面以及第二主面；在硅基底的第一主面上刻蝕得到凹槽；
a2、在上述硅基底的第一主面上熱氧化得到鍵合層，所述鍵合層覆蓋凹槽的側壁、底壁以及硅基底的第一主面；
a3、提供應變膜硅基，并將所述應變膜硅基與鍵合層通過硅硅鍵合，以使得應變膜硅基貼合在硅基底上；硅基底內的凹槽通過應變膜硅基密封后形成真空腔；a4、將上述應變膜硅基進行減薄，以在硅基底上形成所需的應變膜。
[0013]所述保護層為氧化硅層，所述保護層的厚度為0.1 μ πΓ? μ m。
[0014]所述步驟d中，退火的溫度為900°C?1100°C。
[0015]所述金屬層的材料為鋁銅或鋁硅銅合金，金屬層的厚度為I μ πΓ4 μ m。
[0016]本發明的優點:真空腔通過刻蝕硅基底，然后將硅基底與應變膜硅基硅硅鍵合形成，應變膜通過減薄應變膜硅基得到，應變電阻通過離子注入工藝形成，鈍化層和保護層保護了下方的應變電阻以及離子注入導線，提高了產品的穩定性。通過在應變膜內設置應力集中區，從而使應力從應力集中區到應變膜上，增大應變電阻的阻值變化，從而提高了壓力傳感器的靈敏度，降低了工藝難度，方法簡單，提高了產品的良率和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的立體圖。
[0018]圖2為本發明去除鈍化層以及保護層后的立體圖。
[0019]圖3為本發明的截面剖視圖。
[0020]圖4為本發明的剖視圖。
[0021]圖5?圖21為本發明的具體實施工藝步驟剖視圖，其中圖5為本發明硅基底的剖視圖。
[0022]圖6為本發明在硅基底上得到凹槽后的剖視圖。
[0023]圖7為本發明得到鍵合層后的剖視圖。
[0024]圖8為本發明應變膜硅基的剖視圖。
[0025]圖9為本發明應變膜硅基鍵合在硅基底上的剖視圖。
[0026]圖10為本發明將應變膜硅基減薄得到應變膜后的剖視圖。
[0027]圖11為本發明在應變膜上得到應變電阻區后的剖視圖。
[0028]圖12為本發明在應變膜上得到注入導線區后的剖視圖。
[0029]圖13為本發明在應變膜上得到應變電阻以及離子注入導線后的剖視圖。
[0030]圖14為本發明得到保護層后的剖視圖。
[0031]圖15為本發明得到窗口后的剖視圖。
[0032]圖16為本發明得到接觸膜層后的剖視圖。
[0033]圖17為本發明得到金屬層后的剖視圖。
[0034]圖18為本發明得到金屬導體后的剖視圖。
[0035]圖19為本發明得到鈍化層后的剖視圖。
[0036]圖20為本發明得到金屬電極后的剖視圖。
[0037]圖21為本發明得到應變集中區后的剖視圖。
[0038]附圖標記說明:1_硅基底、2-鍵合層、3-應變膜、4-應變集中區、5-真空腔、6-應變電阻、7-離子注入導線、8-接觸層、9-保護層、10-金屬電極、11-金屬導線、12-鈍化層、13-凹槽、14-應變膜硅基、15-窗口、16-接觸膜層、17-金屬層、18-第一主面、19-第二主面、20-應變電阻區、21-注入導線區及22-金屬導體。
【具體實施方式】
[0039]下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0040]如圖1、圖2、圖3和圖4所示:為了能在不增大壓力傳感器面積和工藝難度下提高了靈敏度，本發明包括硅基底I ;所述硅基底I上貼合有應變膜3，且應變膜3將硅基底I內的上部密封形成真空腔5 ;應變膜3的中心區凹設有應力集中區4，所述應力集中區4位于真空腔5的正上方；應變膜3上設置用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻6，所述應變電阻6位于應力集中區4的外圈且位于真空腔5的上方；應變膜3上的應變電阻6通過應變膜3上方的金屬電極10電連接后形成惠斯通電橋；金屬電極10與應變膜3間通過保護層9相隔離。
[0041]具體地，應力集中區4位于應變膜3的中心區，通過對應變膜3的中心區進行刻蝕得到，即應力集中區4對應的應變膜3的厚度低于應變膜3其他部分的厚度，使得整個壓力傳感器工作時的應力會集中在應力集中區4，從而會提高檢測的靈敏度。應變膜3貼合在硅基底I上后，通過真空腔5能保證壓力傳感器在工作時檢測到的壓力為絕對壓力值。為了能夠形成惠斯通電橋，在應變膜3上設置四組均勻分布的應變電阻6，所述應變電阻6通過金屬電極10連接后形成惠斯通電橋，通過惠斯通電橋能夠感應壓力的變化。
[0042]所述應變電阻6的外側設置有離子注入導線7，所述離子注入導線7通過金屬連接導線11與金屬電極10電連接，以將應變膜3上的應變電阻6連接形成惠斯通電橋；金屬電極10與金屬連接導線11為同一工藝制造層。
[0043]為了能夠實現應變電阻6與金屬電極10之間的電連接，本發明實施例中，在應變膜3內還設置有離子注入導線7，所述離子注入導線7分布于每組應變電阻6的外側，金屬電極10通過同一工藝制造層的金屬連接導線11與離子注入導線7接觸電連接，從而能夠使得金屬電極10與應變電阻6對應電連接。當應變膜3上的應變電阻6與對應的金屬電極10電連接后，能夠在應變膜3上得到惠斯通電橋。
[0044]所述金屬電極10與保護層9之間設置有接觸層8，所述保護層9支撐在應變膜3上，保護層9以及金屬連接導線11上覆蓋有鈍化層12。
[0045]本發明實施例中，金屬電極10以及金屬連接導線11的材料采用鋁銅合金或鋁硅銅合金，為了防止硅鋁互熔，在金屬電極10與保護層9之間設置接觸層8，且金屬連接導線11與離子注入導線7間間隔有接觸層8，接觸層8采用TiN層，接觸層8的厚度為
0.05 μ πΓθ.5 μ m,保護層9為氧化娃層。鈍化層12為氮化娃層。
[0046]所述硅基底I內的上部設有凹槽13，在所述凹槽13的側壁、底壁以及硅基底I的表面上均設置有鍵合層2 ;應變膜3與鍵合層2硅硅鍵合，以使得應變膜3貼合在硅基底I上，應變膜3將凹槽13密封形成真空腔5。
[0047]為了能夠形成真空腔5以及能讓應變膜3貼合在硅基底I上，本發明實施例中，硅基底I內的上部設置凹槽13，通過熱氧化在硅基底I上新村鍵合層2，鍵合層2為氧化硅層。硅基底I通過鍵合層2與應變膜3硅硅鍵合，應變膜3通過硅硅鍵合后固定在硅基底I上后，應變膜3將凹槽13密封，以形成所需的真空腔5。
[0048]如圖5?圖21所示，上述結構的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器可以通過下述步驟制備得到，具體地，包括如下步驟:
a、提供上部具有凹槽13的硅基底I，所述硅基底I上貼合應變膜3，以通過應變膜3將硅基底I內的凹槽13密封形成真空腔5 ；
具體地，所述步驟a包括如下步驟:
al、提供具有兩個相對主面的硅基底1，所述兩個主面包括第一主面18以及第二主面19 ;在硅基底I的第一主面18上刻蝕得到凹槽13 ；
如圖5和圖6所示，硅基底I的厚度為300 μ πΓ800 μ m,利用干法或濕法刻蝕，在硅基底I內的上部刻蝕盲孔，以得到凹槽13，所述凹槽13的深度為5 μ πΓ?ΟΟ μ m,寬度為100 μ m，凹槽13位于硅基底I的中心區。
[0049]a2、在上述硅基底I的第一主面18上熱氧化得到鍵合層2，所述鍵合層2覆蓋凹槽13的側壁、底壁以及硅基底I的第一主面18 ；
如圖7所示，通過熱氧化的方式，在硅基底I的第一主面18上得到鍵合層2，鍵合層2為0.5 μ πΓ2 μ m的氧化硅層，在具體實施時，硅基底I的第二主面上也會存在鍵合層2，通過鍵合層2能夠實現硅基底I與后續的應變膜硅基進行硅硅鍵合。
[0050]a3、提供應變膜硅基14，并將所述應變膜硅基14與鍵合層2通過硅硅鍵合，以使得應變膜硅基14貼合在硅基底I上；硅基底I內的凹槽13通過應變膜硅基13密封后形成真空腔5 ;
如圖8和圖9所示，應變膜硅基14可以為N型或P型硅，應變膜硅基14的厚度無具體厚度要求，只需負荷能與硅基底I進行硅硅鍵合即可。應變膜硅基14通過與鍵合層2硅硅鍵合工藝過程中，能夠保證凹槽13形成真空腔5。
[0051]a4、將上述應變膜硅基14進行減薄，以在硅基底I上形成所需的應變膜3。
[0052]如圖10所示，將應變膜硅基14進行減薄，形成應變膜3，應變膜硅基14減薄的厚度在具體實施時壓力傳感器的量程決定，對應變膜硅基14減薄的方法可以采用本【技術領域】常用的減薄方法，具體不再贅述。
[0053]b、在上述應變膜3上進行離子注入，以形成若干應變電阻區20，所述應變電阻區20位于真空腔5的上方；
如圖11所示，通過應變電阻區20能在高溫退火后形成應變電阻6，形成的應變電阻6一般的方塊電阻為150到250歐姆，注入的離子濃度、工藝條件根據需要，應變電阻6的阻值在4000到6000歐姆左右。
[0054]C、在上述應變膜3上再次進行離子注入，以形成注入導線區21，所述注入導線區21與應變電阻區20相接觸；
如圖12所示，注入導線區21的離子濃度高于上述應變電阻區20的離子注入濃度，注入導線區21注入的離子類型與應變電阻區20的離子類型一致，但注入導線區21注入的離子濃度為應變電阻區20的離子濃度的10倍以上。通過對注入導線區21進行高溫退火后，能夠形成離子注入導線7。
[0055]d、將上述形成注入導線區21的應變膜3及硅基底I進行退火，以在應變膜3上形成離子注入導線7以及用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻6，離子注入導線7與相對應的應變電阻6接觸；
如圖13所示，對應變膜3以及硅基底I進行退火的溫度為900°C?1100°C，進行高溫退火以將注入的離子擴散到應變膜3中，最終形成應變電阻6以及離子注入導線7，離子注入導線7位于應變電阻6的外圈，離子注入導線7與應變電阻6的邊緣區域相交，保證離子注入導線7與應變電阻6之間的導通性能。應變電阻6位于真空腔5的上方，離子注入導線7有部分位于真空腔5的外側。應變膜3上的應變電阻6能夠用于形成惠斯通電橋的四個橋臂，應變電阻6通過離子注入導線7能夠方便應變電阻6的連接。
[0056]e、在上述應變膜3的上方淀積保護層9，所述保護層9覆蓋在應變膜3、離子注入導線7以及應變電阻6上； 如圖14所示，保護層9為氧化硅層，所述保護層9的厚度為0.1 μ πΓ? μ m。通過保護層9能夠保護應變電阻6以及離子注入導線7。
[0057]f、選擇性地掩蔽和刻蝕上述保護層9，以在離子注入導線7的上方形成貫通保護層9的窗口 15,所述窗口 15位于真空腔5的外側；
如圖15所示，對保護層9進行選擇性地刻蝕后，得到貫通所述保護層8并位于離子注入導線7上方的窗口 15，所述窗口 15位于離子注入導線7對應遠離應變電阻6的一側，SP窗口 15遠尚應變電阻6。
[0058]g、在上述保護層9上設置接觸膜層16，所述接觸膜層16覆蓋在保護層9上，并覆蓋窗口 15的側壁及底壁；
如圖16所示，在上述保護層9上濺射接觸膜層16，接觸膜層16的材料為TiN，接觸膜層16的厚度為0.05 μ πΓθ.5 μ m,通過接觸膜層16能夠形成接觸層8 ;在濺射接觸膜層16時，所述接觸膜層16也會填充在窗口 15內，即會覆蓋窗口 15的側壁以及底壁，接觸膜層16的填充厚度要小于窗口 15的深度，以留出允許金屬層17嵌置的空間。
[0059]h、在上述接觸膜層16上設置金屬層17，所述金屬層17通過接觸膜層16與保護層9相隔尚；
如圖17所示，在接觸膜層16上濺射金屬材料，得到金屬層17，所述金屬層17的材料為鋁銅或鋁硅銅合金，金屬層17的厚度為I μ πΓ4 μ m。在得到金屬層17后，金屬層17能填充在窗口 15內并覆蓋在接觸膜層16上。
[0060]1、選擇性地掩蔽和刻蝕上述金屬層17，以去除真空腔5正上方對應的金屬層17以及接觸膜層16，以在應變膜3上得到接觸層8以及金屬導體22 ;金屬導體22通過接觸層8與保護層9隔離，且金屬導體22通過接觸層8與離子注入導線7電連接；
如圖18所示，在用干法或濕法刻蝕金屬層17時，需要將金屬層17下方的接觸膜層16同時刻蝕去除，在去除真空腔5正上方對應的接觸膜層16后，得到接觸層8，在對金屬層17刻蝕后，能得到金屬導體22。金屬導體22通過接觸層8與下方的保護層9相間隔，金屬導體22通過接觸層8與離子注入導線7相接觸。本發明實施例中，金屬導體22與接觸層8均位于真空腔5的外側。
[0061]j、在上述應變膜3的上方淀積鈍化層12，所述鈍化層12覆蓋在金屬導體22、接觸層8以及保護層9上；
如圖19所示，鈍化層12為氮化硅層，鈍化層的厚度為0.ΙμπΓΟ.5μπι，鈍化層11同時會覆蓋在金屬導體22、接觸層8以及保護層9，以對金屬導體22、接觸層8以及保護層9進行保護。在淀積鈍化層12后，需要進行退火處理，退火溫度為700°C到800°C左右，進行退火以固化氮化硅，消除氮化硅層薄膜的應力，能讓金屬導體22內結合的更為緊密。
[0062]k、選擇性地掩蔽和刻蝕鈍化層12，并刻蝕真空腔5中心區上方的保護層9及應變膜3，以在金屬導體22的上方形成貫通鈍化層12的電極窗口，并在真空腔5的上方形成應力集中區4，應變電阻6位于應力集中區4的外圈。
[0063]如圖20和圖21所示，采用干法刻蝕鈍化層12，在金屬導體22的上方形成貫通鈍化層12的電極窗口，本發明實施例中，與電極窗口相對應的金屬導體22形成金屬電極10,被鈍化層12覆蓋的金屬導體22部分形成金屬連接導線11，金屬電極10用于與外部進行連接，金屬電極10以及金屬連接導線11均與接觸層8接觸，金屬連接導線11位于窗口 15內的部分通過接觸層8與離子注入導線7電連接。
[0064]為了能夠形成應力集中區4，在刻蝕鈍化層12時，需要對真空腔5中心區上方的保護層9以及應變膜3進行對應刻蝕，即將真空腔5上方相對應的保護層9刻蝕掉，將應變膜3相對應的區域變薄，應變膜3內的應力集中區4的厚度由壓力傳感器的量程決定，應力集中區4的寬度小于真空腔5的寬度，即在真空腔5的正上方依然具有保護層9及應變膜3。
[0065]如圖f圖21所示:工作時，應變膜3感受到壓力后產生應力，由于應力集中區4的厚度較薄，因此應力從應力集中區4集中到應變膜3的應變電阻6所在的區域,應變電阻6的阻值產生變化，由應變電阻6組成的惠斯通電橋會將電阻的變化轉換為電信號輸出，輸出的電信號與受到的壓力成線性關系，由此能夠完成壓力的檢測。
[0066]本發明真空腔5通過刻蝕硅基底I，然后將硅基底I與應變膜硅基14硅硅鍵合形成，應變膜3通過減薄應變膜硅基14得到，降低了硅硅鍵合后減薄工藝的難度，應變電阻6通過離子注入工藝形成，鈍化層12和保護層9保護了下方的應變電阻6以及離子注入導線7，提高了產品的穩定性。通過在應變膜3內設置應力集中區4，從而使應力從應力集中區4到應變膜3上，增大應變電阻6的阻值變化，從而通過刻蝕應變膜3形成應力集中區4的方法提高了應變膜3在相同厚度下的靈敏度，降低了工藝難度，方法簡單，提高了產品的良率和可靠性。
【權利要求】
1.一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，包括硅基底(I);其特征是:所述硅基底(I)上貼合有應變膜(3)，且應變膜(3)將硅基底(I)內的上部密封形成真空腔(5);應變膜(3)的中心區凹設有應力集中區(4)，所述應力集中區(4)位于真空腔(5)的正上方；應變膜(3)上設置用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻(6)，所述應變電阻(6)位于應力集中區(4)的外圈且位于真空腔(5)的上方；應變膜(3)上的應變電阻(6)通過應變膜(3)上方的金屬電極(10)電連接后形成惠斯通電橋；金屬電極(10)與應變膜(3)間通過保護層(9)相隔離。
2.根據權利要求1所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是:所述應變電阻(6)的外側設置有離子注入導線(7)，所述離子注入導線(7)通過金屬連接導線(11)與金屬電極(10)電連接，以將應變膜(3)上的應變電阻(6)連接形成惠斯通電橋；金屬電極(10)與金屬連接導線(11)為同一工藝制造層。
3.根據權利要求2所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是:所述金屬電極(10)與保護層(9)之間設置有接觸層(8)，所述保護層(9)支撐在應變膜(3)上，保護層(9)以及金屬連接導線(11)上覆蓋有鈍化層(12)。
4.根據權利要求1所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是:所述硅基底(I)內的上部設有凹槽(13)，在所述凹槽(13)的側壁、底壁以及硅基底(I)的表面上均設置有鍵合層(2);應變膜(3)與鍵合層(2)硅硅鍵合，以使得應變膜(3)貼合在硅基底(I)上，應變膜(3)將凹槽(13)密封形成真空腔(5)。
5.根據權利要求3所述的高靈敏度硅壓阻壓力傳感器，其特征是:所述接觸層(8)為TiN層，接觸層(8)的厚度為0.05 μ πΓΟ.5 μ m，保護層(9)為氧化硅層，鈍化層(12)為氮化娃層。
6.一種高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，其特征是，所述壓力傳感器的制備方法包括如下步驟: (a)、提供上部具有凹槽(13)的硅基底(1)，所述硅基底(I)上貼合應變膜(3)，以通過應變膜(3)將硅基底(I)內的凹槽(13)密封形成真空腔(5)； (b)、在上述應變膜(3)上進行離子注入，以形成若干應變電阻區(20)，所述應變電阻區(20)位于真空腔(5)的上方； (C)、在上述應變膜(3)上再次進行離子注入，以形成注入導線區(21)，所述注入導線區(21)與應變電阻區(20)相接觸； (d)、將上述形成注入導線區(21)的應變膜(3)及硅基底(I)進行退火，以在應變膜(3)上形成離子注入導線(7)以及用于形成惠斯通電橋橋臂的應變電阻(6)，離子注入導線(7)與相對應的應變電阻(6)接觸； (e)、在上述應變膜(3)的上方淀積保護層(9)，所述保護層(9)覆蓋在應變膜(3)、離子注入導線(7)以及應變電阻(6)上； (f)、選擇性地掩蔽和刻蝕上述保護層(9)，以在離子注入導線(7)的上方形成貫通保護層(9)的窗口(15)，所述窗口(15)位于真空腔(5)的外側； (g)、在上述保護層(9)上設置接觸膜層(16)，所述接觸膜層(16)覆蓋在保護層(9)上，并覆蓋窗口(15)的側壁及底壁； (h)、在上述接觸膜層(16)上設置金屬層(17)，所述金屬層(17)通過接觸膜層(16)與保護層(9)相隔離； (i)、選擇性地掩蔽和刻蝕上述金屬層(17)，以去除真空腔(5)正上方對應的金屬層(17)以及接觸膜層(16)，以在應變膜(3)上得到接觸層(8)以及金屬導體(22);金屬導體(22)通過接觸層(8)與保護層(9)隔離，且金屬導體(22)通過接觸層(8)與離子注入導線(7)電連接； (j)、在上述應變膜(3)的上方淀積鈍化層(12)，所述鈍化層(12)覆蓋在金屬導體(22)、接觸層(8)以及保護層(9)上； (k)、選擇性地掩蔽和刻蝕鈍化層(12)，并刻蝕真空腔(5)中心區上方的保護層(9)及應變膜(3)，以在金屬導體(22)的上方形成貫通鈍化層(12)的電極窗口，并在真空腔(5)的上方形成應力集中區(4)，應變電阻(6)位于應力集中區(4)的外圈。
7.根據權利要求6所述高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，其特征是，所述步驟(a)包括如下步驟: (al )、提供具有兩個相對主面的硅基底(I )，所述兩個主面包括第一主面(18)以及第二主面(19);在硅基底(I)的第一主面(18)上刻蝕得到凹槽(13)； (a2 )、在上述硅基底(I)的第一主面(18 )上熱氧化得到鍵合層(2 )，所述鍵合層(2 )覆蓋凹槽(13)的側壁、底壁以及硅基底(I)的第一主面(18)； (a3)、提供應變膜硅基(14)，并將所述應變膜硅基(14)與鍵合層(2)通過硅硅鍵合，以使得應變膜硅基(14)貼合在硅基底(I)上；硅基底(I)內的凹槽(13)通過應變膜硅基(13)密封后形成真空腔(5)； (a4 )、將上述應變膜硅基(14 )進行減薄，以在硅基底(I)上形成所需的應變膜(3 )。
8.根據權利要求6所述高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，其特征是，所述保護層(9)為氧化硅層，所述保護層(9)的厚度為0.1 μ πΓ? μ m。
9.根據權利要求6所述高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，其特征是，所述步驟Cd)中，退火的溫度為900°C?1100°C。
10.根據權利要求6所述高靈敏度硅壓阻壓力傳感器的制備方法，其特征是，所述金屬層(17)的材料為鋁銅或鋁硅銅合金，金屬層(17)的厚度為I μ πΓ4 μ m。
【文檔編號】G01L9/04GK104296899SQ201410510901
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】繆建民 申請人:繆建民
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
