压阻式压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种压阻式压力传感器及其制备方法，所提供的压阻式压力传感器包括硅基座、硅应变膜、玻璃基座、压敏电阻和重掺杂接触区；硅基座具有悬臂式连接部，硅应变膜通过悬臂式连接部与硅基座相连，且硅应变膜位于硅基座的合围区域内，硅应变膜与硅基座的合围边缘之间形成间隙；压敏电阻和重掺杂接触区位于悬臂式连接部上；玻璃基座与硅应变膜之间具有空腔，空腔与间隙连通；压阻式压力传感器还包括密封胶层，密封胶层密封封堵于间隙上，以使得空腔与间隙形成密封腔。上述方案能够解决通过增大硅应变膜的横向尺寸来提高灵敏度所导致的压阻式压力传感器的尺寸增大和成本上升问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压力传感器
，更为具体地说，涉及一种压阻式压力传感器及其制备方法。
技术介绍
MEMS(Micro Electro Mechanical System的缩写，指的是微电子机械系统)，是新兴的跨学科高新技术研究领域。基于MEMS技术制造的压阻式压力传感器以其出色的灵敏度、可靠性及相对较低的制造成本在新兴市场中得到广泛的应用。随着需求的增大，各个领域对基于MEMS技术制造的压阻式压力传感器提出了新的要求：更低成本、更小尺寸、更低功耗和更高灵敏度。请参考附图1，图1示出了一种典型的压阻式压力传感器的结构。图1所示的压阻式压力传感器包括硅基座11、硅应变膜12、玻璃基座13、压敏电阻14、重掺杂接触区15及金属引线16。其中，硅基座11与玻璃基座13之间形成与硅应变膜12相对应的密封腔17，压敏电阻14的信号通过与重掺杂接触区15相连的金属引线16引出。通常，硅应变膜12的厚度会受到压阻式压力传感器制作工艺偏差及成品率的限制，因此，通过增大硅应变膜12的横向尺寸(即图1中箭头A所指方向的尺寸)来提高压阻式压力传感器的灵敏度是较为常用的手段。增大硅应变膜12的横向尺寸会导致整个压阻式压力传感器的尺寸增大以及成本上升，最重要的是，上述压阻式压力传感器的灵敏度并没有得到明显的提高。通过上段描述可知，通过增大硅应变膜12的横向尺寸会提高压阻式压力传感器的灵敏度，但是同样会造成压阻式压力传感器的尺寸增大及成本上升。此种情境下，压阻式压力传感器的更高灵敏度要求会限制更低成本和更小尺寸要求。综上所述，如何解决通过增大硅应变膜的横向尺寸所导致的压阻式压力传感器的尺寸增大和成本上升问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种压阻式压力传感器，以解决通过增大硅应变膜的横向尺寸来提高灵敏度所导致的压阻式压力传感器的尺寸增大和成本上升问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：压阻式压力传感器，包括硅基座、硅应变膜、玻璃基座、压敏电阻和重掺杂接触区；所述硅基座具有悬臂式连接部，所述硅应变膜通过所述悬臂式连接部与所述硅基座相连，且所述硅应变膜位于所述硅基座的合围区域内，所述硅应变膜与所述硅基座的合围边缘之间形成间隙；所述压敏电阻和所述重掺杂接触区位于所述悬臂式连接部上；所述玻璃基座与所述硅应变膜之间具有空腔，所述空腔与所述间隙连通；所述压阻式压力传感器还包括密封胶层，所述密封胶层密封封堵于所述间隙上，以使得所述空腔与所述间隙形成密封腔。优选的，上述压阻式压力传感器中，所述玻璃基座与所述硅应变膜相对的表面上设置有凹陷，所述硅基座和所述硅应变膜与所述凹陷相对的底面为平面，且所述平面与所述凹陷合围成所述空腔。优选的，上述压阻式压力传感器中，所述硅基座与所述玻璃基座通过阳极键合方式连接以形成所述空腔，且所述压敏电阻和所述重掺杂接触区位于所述硅基座与所述玻璃基座的阳极键合面内。优选的，上述压阻式压力传感器中，所述硅基座和所述硅应变膜与所述空腔相对的面上均具有绝缘介质层。优选的，上述压阻式压力传感器中，所述硅基座上设置有凹槽，所述压阻式压力传感器的金属电极、金属引线布设在所述凹槽内，且所述金属引线穿过所述硅基座上的引线孔连接所述金属电极与所述重掺杂接触区。基于上述提供的压阻式压力传感器，本专利技术还提供一种压阻式压力传感器的制备方法，所提供的压阻式压力传感器的制备方法包括以下步骤：61)在硅基座正面上制作压敏电阻和重掺杂接触区；62)将所述硅基座的正面与所述玻璃基座结合，且在两者的结合面之间制作空腔；63)在所述硅基座上制作间隙以形成硅应变膜和悬臂式连接部，所述硅应变膜通过悬臂式连接部与所述硅基座相连，且所述硅应变膜位于所述硅基座的合围区域内；所述间隙与所述空腔连通，所述压敏电阻和所述重掺杂接触区位于所述悬臂式连接部上；64)在间隙上设置密封胶胶层，以使得空腔和所述间隙形成密封腔。优选的，上述制备方法中，步骤62)包括以下步骤：71)在玻璃基座上光刻并制作凹陷，以及在制作完所述压敏电阻和重掺杂接触区的所述硅基座正面沉积绝缘介质层；72)将正面沉积完绝缘介质层的所述硅基座与所述玻璃基座具有凹陷的一侧通过阳极键合，以形成所述空腔。优选的，上述制备方法中，步骤71)和步骤72)之间还包括：对所述硅基座沉积所述绝缘介质层的正面通过CMP工艺进行表面平整化处理。优选的，上述制备方法中，步骤63)之前还包括：通过减薄工艺对所述硅基座实施减薄处理，以使得结合后的所述硅基座和所述玻璃基座整体厚度至设计厚度。优选的，上述制备方法中，通过CMP工艺或KOH湿法腐蚀工艺对所述硅基座实施减薄处理。本专利技术提供的压阻式压力传感器中，硅应变膜位于硅基座的合围区域内，且硅应变膜通过悬臂式连接部连接，硅应变膜与硅基座之间的间隙封堵有密封胶层。相比于
技术介绍
中硅应变膜与硅基座的无缝一体式结构而言(如图1所示)，密封胶层的杨氏模量较低，因此密封胶层连接硅应变膜和硅基座能够使得硅应变膜具有更好的变形自由度。硅应变膜在一定程度上相当于一个通过悬臂式连接部连接在硅基座上的悬臂梁。此种情况下，外界压力作用能够使得硅应变膜获得更大的变形量。同时，压敏电阻和重掺杂接触区位于悬臂式连接部上，在硅应变膜获得更大的变形量作用下，悬臂式连接部处会产生较大的应力集中，进而使得压敏电阻和重掺杂接触区获得更大的灵敏度，最终能够提高整个压阻式压力传感器的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是一种典型的压阻式压力传感器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种压阻式压力传感器的一面结构示意图；图3是图2的背面结构示意图；图4是图2的B-B向剖视图；图5是本专利技术实施例提供的压阻式压力传感器制备方法的结构示意图；图6是本专利技术实施例中硅基座的结构示意图；图7是图6为表面热氧化生长二氧化硅后的硅基座示意图；图8为在硅基座上完成压敏电阻制作的示意图；图9为在硅基座上完成重掺杂接触区制作的示意图；图10为在硅基座上完成引线孔、金属引线和金属电极制作的示意图；图11为在硅基座上淀积二氧化硅介质层并完成硅基座表面CMP后的示意图；图12为玻璃基座完成空腔腐蚀的示意图；图13为硅基座正面和玻璃基座正面阳极键合的示意图；图14为硅基座完成减薄的示意图；图15为在硅基座上完成引线槽和通孔制作的示意图；图16为在硅基座的刻蚀通孔内填充光敏密封胶的示意图上图1-图16中：11-硅基座、12-硅应变膜、13-玻璃基座、14-压敏电阻、15-重掺杂接触区、16-金属引线、17-密封腔；21-硅基座、22-硅应变膜、23-玻璃基座、24-压敏电阻、25-重掺杂接触区；26—间隙、27—密封胶层、28—密封腔、29—金属电极、210—金属引线、2101—悬臂式连接部、2102—凹槽、2201—绝缘介质层。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种压阻式压力传感器及其制备方法，解决了
技术介绍
中通过增大硅应变膜来提高压阻式压力传感器的灵敏度所导致的压阻式压力传感器的尺寸增大和成本上升问题。为了使本
的人员更好地理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
压阻式压力传感器，包括硅基座(21)、硅应变膜(22)、玻璃基座(23)、压敏电阻(24)和重掺杂接触区(25)；其特征在于，所述硅基座(21)具有悬臂式连接部(2101)，所述硅应变膜(22)通过所述悬臂式连接部(2101)与所述硅基座(21)相连，且所述硅应变膜(22)位于所述硅基座(21)的合围区域内，所述硅应变膜(22)与所述硅基座(21)的合围边缘之间形成间隙(26)；所述压敏电阻(24)和所述重掺杂接触区(25)位于所述悬臂式连接部(2101)上；所述玻璃基座(23)与所述硅应变膜(22)之间具有空腔，所述空腔与所述间隙(26)连通；所述压阻式压力传感器还包括密封胶层(27)，所述密封胶层(27)密封封堵于所述间隙(26)上，以使得所述空腔与所述间隙(26)形成密封腔(28)。

【技术特征摘要】
1.压阻式压力传感器，包括硅基座(21)、硅应变膜(22)、玻璃基座(23)、压敏电阻(24)和重掺杂接触区(25)；其特征在于，所述硅基座(21)具有悬臂式连接部(2101)，所述硅应变膜(22)通过所述悬臂式连接部(2101)与所述硅基座(21)相连，且所述硅应变膜(22)位于所述硅基座(21)的合围区域内，所述硅应变膜(22)与所述硅基座(21)的合围边缘之间形成间隙(26)；所述压敏电阻(24)和所述重掺杂接触区(25)位于所述悬臂式连接部(2101)上；所述玻璃基座(23)与所述硅应变膜(22)之间具有空腔，所述空腔与所述间隙(26)连通；所述压阻式压力传感器还包括密封胶层(27)，所述密封胶层(27)密封封堵于所述间隙(26)上，以使得所述空腔与所述间隙(26)形成密封腔(28)。2.根据权利要求1所述的压阻式压力传感器，其特征在于，所述玻璃基座(23)与所述硅应变膜(22)相对的表面上设置有凹陷，所述硅基座(21)和所述硅应变膜(22)与所述凹陷相对的底面为平面，且所述平面与所述凹陷合围成所述空腔。3.根据权利要求1所述的压阻式压力传感器，其特征在于，所述硅基座(21)与所述玻璃基座(23)通过阳极键合方式连接以形成所述空腔，且所述压敏电阻(24)和所述重掺杂接触区(25)位于所述硅基座(21)与所述玻璃基座(23)的阳极键合面内。4.根据权利要求3所述的压阻式压力传感器，其特征在于，所述硅基座(21)和所述硅应变膜(22)与所述空腔相对的面上均具有绝缘介质层(2201)。5.根据权利要求1所述的压阻式压力传感器，其特征在于，所述硅基座(21)上设置有凹槽(2102)，所述压阻式压力传感器的金属电极(29)、金属引线(210)布设在所述凹槽(2102)内，且所述金属引线(210)穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄贤，谢军，吴昭，
申请(专利权)人：浙江盾安人工环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33