【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压力传感器，尤其是一种差压压力传感器芯片及其加工方法。
技术介绍
1、压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的传感器，差压传感器是测量两个压力之间差值的传感器。其中，微机电系统压力传感器以其结构简单、响应速度快、灵敏度高等突出优点得到广泛应用。而目前的mems压力传感器芯片通常采用引线键合工艺进行封装，需要密封以及保护金线，导致器件尺寸增大和封装流程复杂。同时，用于将芯片粘结到基底的密封胶强度有限，一般只能够测量单向压力差，即p1>p2，或者测量很小的反向压力差。常用的差压压力传感器参考图5，传感器芯片需要用密封胶粘在基底上，还需要保护金线不受损坏，封装工艺复杂，芯片尺寸大。
技术实现思路
1、本专利技术解决了现有压力传感器结构强度有限且只能单向测压的问题，提出一种差压压力传感器芯片及其加工方法，将芯片的导线用焊球替代，减少了封装复杂性，提高结构强度同时实现双向压力差的测量。
2、为实现上述目的，提出以下技术方案：
3、一种差压压力传感器芯片，包括设有第一气孔的支撑层和器件层，所述器件层包括顶层硅和覆盖在顶层硅上的氧化层，所述氧化层和顶层硅之间设有轻掺杂层和重掺杂层，所述顶层硅底部开设有孔洞，所述重掺杂层通过孔洞连接到信号引线层，所述信号引线层和顶层硅之间设有第一隔离层，所述信号引线层设有焊球。
4、本专利技术利用tsv技术，在顶层硅进行挖孔，联通信号引线层和重掺杂层，将芯片的导线用焊球替代，提升了焊接强度，同时避免了金线连接
5、作为优选，所述氧化层上设有连接重掺杂层的金属引导线，所述金属引导线上方覆盖有第二隔离层，所述第二隔离层与支撑层键合，所述金属引导线通过孔洞连接到信号引线层。
6、一种差压压力传感器芯片的加工方法，加工制造上述的一种差压压力传感器芯片，包括以下步骤：
7、s1，制作带有压力腔的支撑层；在soi硅片的顶层硅上进行掺杂得到掺杂层，在soi硅片上表面制作氧化层；
8、s2，将支撑层带有压力腔的一面与器件层键合；
9、s3，去除soi硅片的衬底层和埋氧层；
10、s4，利用tsv制作工艺在顶层硅底部制作第一隔离层和信号引线层，信号引线层连接掺杂层；s5，对支撑层进行开孔，将若干焊球植球到信号引线层。
11、本专利技术利用tsv技术，将芯片的导线用焊球替代，提升了焊接强度，同时避免了金线连接，可以仅仅用密封胶填充即可实现封装。本专利技术能够减少了封装复杂性，可以实现双向压力差的测量。
12、作为优选，所述掺杂根据掺杂浓度包括轻掺杂和重掺杂，进行轻掺杂得到轻掺杂层，再进行重掺杂得到重掺杂层。
13、本专利技术的掺杂包括轻掺杂和重掺杂，二者掺杂浓度不同，轻掺杂的浓度低于重掺杂，重掺杂层作为引线，轻掺杂层作为圧阻敏感元件。
14、作为优选，所述掺杂的过程为采用离子注入或扩散的方式将硼掺杂到soi硅片的顶层硅上。
15、本专利技术的掺杂的过程为将硼通过扩散或离子注入的方式掺杂到soi硅片的顶层硅上。
16、作为优选，所述制作带有压力腔的支撑层的具体过程如下：利用干法刻蚀或湿法刻蚀在普通硅片或者玻璃上刻蚀出压力腔。
17、本专利技术的支撑层的具体制作过程为：在普通硅片或者玻璃上通过干法刻蚀或湿法刻蚀，得到出压力腔。
18、作为优选，所述对支撑层进行开孔的过程如下：利用干法刻蚀或湿法刻蚀从支撑层与压力腔相对的一侧开始刻蚀，直至联通压力腔，得到第一气孔。
19、所述对支撑层进行开孔的具体过程为：在支撑层与压力腔相对的一侧使用干法刻蚀或湿法刻蚀，使得与压力腔相对的一侧联通压力腔，获得第一气孔。若采用湿法刻蚀，需要对下方的器件层进行保护，避免刻蚀到器件层。
20、作为优选，所述s4具体包括以下步骤：
21、利用tsv制作工艺，从顶层硅底部开始刻蚀至重掺杂层得到孔洞；
22、在孔洞上制作第一隔离层，并将孔洞底部的第一隔离层的部分去除，裸露重掺杂层；
23、制作信号引线层，使其连接到重掺杂层。
24、作为优选，所述s1还包括利用金属引导线连接重掺杂层，再在氧化层上方制作第二隔离层，所述s1则改为将支撑层带有压力腔的一面与第二隔离层键合。
25、本专利技术的所述s1还包括在重掺杂层连接有引出氧化层的金属引导线，制作第二隔离层覆盖在氧化层上方，所述s3则改为将第二隔离层与支撑层带有压力腔的一面键合。
26、作为优选，所述s4具体包括以下步骤：
27、利用tsv制作工艺，从顶层硅底部开始刻蚀至金属引导线的到孔洞；
28、在孔洞上制作第一隔离层，并将孔洞底部的第一隔离层的部分去除裸，露重金属引导线；制作信号引线层，使其连接到金属引导线，通过金属引导线与重掺杂层连接。
29、本专利技术的有益效果是：本专利技术利用tsv技术，将芯片的导线用焊球替代，提升了焊接强度，同时避免了金线连接，可以仅仅用密封胶填充即可实现封装。本专利技术能够减少了封装复杂性，可以实现双向压力差的测量。
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1.一种差压压力传感器芯片，其特征是，包括设有第一气孔(9)的支撑层(6)和器件层，所述器件层包括顶层硅和覆盖在顶层硅上的氧化层(1)，所述氧化层(1)和顶层硅之间设有轻掺杂层(21)和重掺杂层(22)，所述顶层硅底部开设有孔洞，所述重掺杂层(22)通过孔洞连接到信号引线层(7)，所述信号引线层(7)和顶层硅之间设有第一隔离层(8)，所述信号引线层(7)设有焊球(10)。
2.根据权利要求1所述的一种差压压力传感器芯片，其特征是，所述氧化层(1)上设有连接重掺杂层(22)的金属引导线(14)，所述金属引导线(14)上方覆盖有第二隔离层(15)，所述第二隔离层(15)与支撑层(6)键合，所述金属引导线(14)通过孔洞连接到信号引线层(7)。
3.一种差压压力传感器芯片的加工方法，加工制造权利要求1所述的一种差压压力传感器芯片，其特征是，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述在SOI硅片(3)的顶层硅上进行掺杂过程如下：根据掺杂浓度包括轻掺杂和重掺杂，进行轻掺杂得到轻掺杂层(21)，再进行重掺杂得到
5.根据权利要求4所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述掺杂的过程为采用离子注入或扩散的方式将硼掺杂到SOI硅片(3)的顶层硅上。
6.根据权利要求4所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述制作带有压力腔的支撑层(6)的具体过程如下：利用干法刻蚀或湿法刻蚀在普通硅片或者玻璃上刻蚀出压力腔。
7.根据权利要求6所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述对支撑层(6)进行开孔的过程如下：利用干法刻蚀或湿法刻蚀从支撑层(6)与压力腔相对的一侧开始刻蚀，直至联通压力腔，得到第一气孔(9)。
8.根据权利要求4-7任一项所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述S4具体包括以下步骤：
9.根据权利要求4所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述S1还包括利用金属引导线(14)连接重掺杂层(22)，再在氧化层上方制作第二隔离层(15)，所述S1则改为将支撑层(6)带有压力腔的一面与第二隔离层(15)键合。
10.根据权利要求9所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述S4具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种差压压力传感器芯片，其特征是，包括设有第一气孔(9)的支撑层(6)和器件层，所述器件层包括顶层硅和覆盖在顶层硅上的氧化层(1)，所述氧化层(1)和顶层硅之间设有轻掺杂层(21)和重掺杂层(22)，所述顶层硅底部开设有孔洞，所述重掺杂层(22)通过孔洞连接到信号引线层(7)，所述信号引线层(7)和顶层硅之间设有第一隔离层(8)，所述信号引线层(7)设有焊球(10)。
2.根据权利要求1所述的一种差压压力传感器芯片，其特征是，所述氧化层(1)上设有连接重掺杂层(22)的金属引导线(14)，所述金属引导线(14)上方覆盖有第二隔离层(15)，所述第二隔离层(15)与支撑层(6)键合，所述金属引导线(14)通过孔洞连接到信号引线层(7)。
3.一种差压压力传感器芯片的加工方法，加工制造权利要求1所述的一种差压压力传感器芯片，其特征是，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种差压压力传感器芯片的加工方法，其特征是，所述在soi硅片(3)的顶层硅上进行掺杂过程如下：根据掺杂浓度包括轻掺杂和重掺杂，进行轻掺杂得到轻掺杂层(21)，再进行重掺杂得到重掺杂层(22)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁伊央，杨力建，倪梁，
申请(专利权)人：深圳市汇投智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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