CN101082525A - 一种新型压阻式压力传感器及其制备方法 - Google Patents
一种新型压阻式压力传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101082525A CN101082525A CN 200710057860 CN200710057860A CN101082525A CN 101082525 A CN101082525 A CN 101082525A CN 200710057860 CN200710057860 CN 200710057860 CN 200710057860 A CN200710057860 A CN 200710057860A CN 101082525 A CN101082525 A CN 101082525A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vdr
- dependent resistor
- voltage dependent
- silicon
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
本发明新型压阻式压力传感器，包括内引线、封装外套、外引线、引线孔、衬底和压敏电阻，在所述衬底上设置有闭合框结构压敏电阻和条状压敏电阻，所述四个压敏电阻形成惠斯通全桥互连结构，在所述引线孔中溅射有铝合金，在所述闭合框压敏电阻的表面设置有电子玻璃质量块。其制备方法，按照下述步骤进行：(1)掺杂；(2)表面热氧化；(3)光刻蚀和等离子刻蚀技术加工；(4)光刻引线孔；(5)溅射铝合金；(6)静电封接电子玻璃质量块；(7)测试，封装。本发明的技术方案使制作工艺大为简化，并与CMOS集成电路平面工艺兼容，具有较高的谐振频率，能在高温环境中工作，产品性能的一致性得到保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力传感器及其制备方法，更确切地说，涉及一种利用SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上硅)材料制作的无膜压阻式压力传感器及其制备方法。
背景技术
人类已进入信息时代，传感器作为各类信息的采集装置其重要性不言而喻。而微电子和微机械加工技术的迅猛发展更是极大地推动了传感器技术的进步，并大大扩展了传感器的应用范围。作为最重要的一类微电子机械系统(MEMS)产品，半导体压力传感器广泛应用于工业自动化、航空航天、石油测井、汽车发动机等诸多领域。目前，压阻式压力传感器多采用硅杯结构，在压力作用下传感器应力膜发生弹性形变，通过压敏电阻的变化感知，并进而获得输出。
但是硅杯结构也存在如下问题：(1)由于应力膜片的质量轻，造成传感器的响应速度低，谐振频率通常只在千赫兹左右，限制了传感器的应用；(2)由于大尺寸衬底材料厚度的不均匀性和表面光滑度的限制，利用各向异性腐蚀工艺刻蚀工艺制备的硅杯很难实现不同传感器应力膜厚度的一致性，而应力膜的质量是决定传感器诸多特性的关键因素，从而造成传感器间性能差异较大；(3)深度各向异性腐蚀工艺难以与互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路平面工艺兼容。
发明内容
为了克服硅杯型压阻式压力传感器存在的问题，本发明公开的技术方案提出了一种充分利用SOI材料特殊结构，并利用玻璃质量块和闭合框结构实现压力倍增效应以消除应力膜的新型压阻式无膜压力传感器，具有谐振频率高，工作温区宽、工艺简单且一致性好，与CMOS集成电路平面工艺兼容等特点。
本发明一种新型压阻式压力传感器，包括内引线1、封装外套2、外引线3、引线孔13、衬底和压敏电阻，在所述衬底上设置有闭合框结构压敏电阻9、10和条状压敏电阻11、12，所述四个压敏电阻形成惠斯通(Wheatstone)全桥互连结构，在所述引线孔中溅射有铝，在所述闭合框压敏电阻的顶部设置有电子玻璃质量块4。
所述的衬底由下层的硅基体5和设置于硅基体上的SiO2埋层8组成。
所述的压敏电阻由上层的热氧化生长SiO2层6和设置于所述热氧化生长SiO2层下面的经过掺杂的硅薄膜层7组成。所述的SiO2埋层8上面设置有经过掺杂的硅薄膜层7。
SOI材料是在顶层硅膜和硅衬底之间引入了一层埋层氧化物。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有体硅所无法比拟的优点：即可通过绝缘介质实现集成电路中元器件的电隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应。采用这种材料制成的集成电路还具有抗辐射、寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小以及特别适用于低压低功耗电路等优势。
根据压力传感器技术指标要求，利用SOI材料表面硅膜，采用外延、扩散或离子注入方法、光刻、等离子刻蚀等工艺，制作闭合框结构压敏电阻与条状压敏电阻，并直接形成惠斯通全桥互连结构。在两闭合框压敏电阻表面通过静电封接工艺安装电子玻璃质量块。受压后，作用在玻璃质量块上的压力将对其下方的闭合框产生压强倍增效应，从而较大地改变闭合框压敏电阻阻值。条状压敏电阻直接受外压力作用，阻值变化较小，起到参考电阻作用，从而形成集优良静、动态特性和温度特性于一身的无膜结构半导体压力传感器。
由于采用SOI材料和刻蚀工艺制作闭合框结构压敏电阻与条状压敏电阻，并直接组成惠斯通全桥互连结构，在压力传感器中不存在“硅杯”，所以这种新型压力传感器的输出灵敏度取决于闭合框所包围面积与框面积之比，谐振频率取决于电子玻璃质量块的质量，而二氧化硅埋层在压敏电阻和硅基体之间起到了有效的电隔离作用，可确保传感器可靠地工作在高温环境中。
本发明的一种制备新型压阻式压力传感器的方法，按照下述步骤进行：
(1)采用离子注入或扩散工艺，对SOI材料表面硅膜进行掺杂；
(2)将SOI材料进行表面热氧化；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金；
(7)划片后，将电子玻璃质量块静电封接在闭合框结构压敏电阻的表面；
(8)测试，封装。
本发明的一种制备新型压阻式压力传感器的方法在进行第一步掺杂之前，可以根据压力传感器技术指标要求，将SOI材料表面硅膜外延至合适厚度，如2μm-5μm。。
步骤(1)所述的扩散掺杂工艺为预淀积温度960-980℃，再分布温度1100-1200℃，时间50-90分钟。
步骤(2)所述的热氧化表面硅膜生长SiO2层的工艺为温度1100-1200℃，时间10-30分钟，厚度为300-350nm。
步骤(6)所述的溅射铝后合金的工艺为温度400-450℃，时间30-50分钟。
步骤(7)所述静电封接的工艺为电压1100-1200V，温度300-400℃，时间20-40分钟。
本发明的技术方案具有以下的有益效果：
(1)放弃了压阻式压力传感器中传统的应力膜结构，使制作工艺大为简化，并与CMOS集成电路平面工艺兼容。
(2)玻璃质量块的存在确保了压力传感器具有较高的谐振频率，大大改善了传感器的动态性能。传统硅杯型压阻式压力传感器由于存在应力膜结构，其谐振频率通常在千赫兹左右，而采用SOI材料的无膜结构压力传感器的谐振频率可高达数百千赫兹。
(3)利用玻璃质量块和闭合框结构将压强倍增后传递给压敏电阻。可通过调节闭合框结构与尺寸、玻璃质量块结构与尺寸获得较高灵敏度。
(4)采用SiO2埋层作为压敏电阻与衬底之间的电隔离，可确保传感器可靠地工作在高温环境中。
(5)由于压力传感器的输出灵敏度等特性不再由应力膜厚度决定，因此产品性能的一致性得到保证。
(6)传感器中的压敏电阻和衬底均由SOI材料直接形成；光刻形成压敏电阻的同时直接形成四电阻的惠斯通全桥互连结构，消除了金属连线，进一步简化了传感器的制作工艺。
附图说明
图1压阻式压力传感器的产品示意图；
图2压阻式压力传感器中压敏电阻形成四电阻的惠斯通全桥互连结构示意图；
图3制备压阻式压力传感器的方法流程图；
图4SOI材料结构示意图；
图5掺杂后的SOI材料结构示意图；
图6表面热氧化的SOI材料结构示意图；
图7经过光刻和等离子刻蚀的SOI材料结构示意图；
图8光刻引线孔的材料结构示意图；
图9溅射铝、合金后的材料结构示意图；
图10经过加工后的SOI材料与玻璃质量块的静电封接结构示意图；
图11压阻式压力传感器中压敏电阻静电封接玻璃质量块的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
采用4英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)外延使表面硅膜厚度达到2μm；
(2)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度980℃；再分布温度1100℃，时间60分钟，压敏电阻的表面掺杂浓度为5×1019cm-3；
(3)热氧化表面硅膜生长SiO2，温度1100℃，时间20分钟，厚度为320nm；
(4)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(6)光刻引线孔；
(7)溅射铝，合金的工艺为温度420℃，时间30分钟；
(8)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度360℃，电压1100V，时间30分钟；
(9)测试，引线键合，完成封装。
制备的新型压阻式压力传感器，包括内引线1、封装外套2、外引线3、引线孔13、衬底和压敏电阻，在所述衬底上设置有闭合框结构压敏电阻9、10和条状压敏电阻11、12，所述四个压敏电阻形成惠斯通全桥互连结构，在所述引线孔中溅射有铝，在所述闭合框压敏电阻的顶部设置有电子玻璃质量块4。所述的衬底由下层的硅基体5和设置于硅基体上的SiO2埋层8组成。所述的压敏电阻由上层的热氧化生长SiO2层6和设置于所述热氧化生长SiO2层下面的经过掺杂的硅薄膜层7组成。所述的SiO2埋层8上面设置有经过掺杂的硅薄膜层7。
当传感器受压后，作用在玻璃质量块上的压力将对其下的闭合框产生压强倍增效应，从而较大地改变闭合框压敏电阻阻值。条状压敏电阻直接受外压力作用，阻值变化较小，起到参考电阻作用，从而形成具有优良静、动态特性和温度特性的无膜结构半导体压力传感器。由于采用SOI材料和刻蚀工艺，直接制作闭合框结构压敏电阻与条状压敏电阻，组成惠斯通全桥互连结构，在压力传感器中不存在“硅杯结构”，所以这种新型压力传感器的输出灵敏度取决于闭合框包围面积和框面积之比，谐振频率取决于电子玻璃质量块的质量，而二氧化硅埋层在压敏电阻和硅基体之间起到了有效的电隔离作用，可确保传感器可靠地工作在高温环境中。此外，可以通过控制加工工艺达到对产品尺寸的控制，实现不同的输出灵敏度和谐振频率。
实例尺寸：衬底的长宽和厚度为1000μm×700μm×500μm；闭合框压敏电阻尺寸为350μm×350μm；闭合框压敏电阻和条状压敏电阻的宽度为10μm；玻璃质量块尺寸为800μm×400μm×400μm。
实施例2
采用5英寸表面硅膜为p型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)外延使表面硅膜厚度达到5μm；
(2)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度960℃；再分布温度1200℃，时间90分钟，电阻掺杂浓度为6×1019cm-3；
(3)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1100℃，时间10分钟，厚度为300nm；
(4)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(6)光刻引线孔；
(7)溅射铝，合金的工艺为温度400℃，时间35分钟；
(8)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度400℃，电压1100V，时间20分钟；
(9)测试，引线键合，完成封装。
实施例3
采用4英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)外延使表面硅膜厚度达到4μm；
(2)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度960℃；再分布温度1100℃，时间50分钟，电阻掺杂浓度为3×1019cm-3；
(3)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1200℃，时间30分钟，厚度为350nm；
(4)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(6)光刻引线孔；
(7)溅射铝，合金的工艺为温度450℃，时间50分钟；
(8)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度300℃，电压1200V，时间40分钟；
(9)测试，引线键合，完成封装。
实施例4
采用5英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)外延使表面硅膜厚度达到3μm；
(2)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度980℃；再分布温度1200℃，时间90分钟，电阻掺杂浓度为7×1019cm-3；
(3)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1200℃，时间10分钟，厚度为300nm；
(4)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(6)光刻引线孔；
(7)溅射铝，合金的工艺为温度430℃，时间40分钟；
(8)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度300℃，电压1200V，时间20分钟；
(9)测试，引线键合，完成封装。
实施例5
采用5英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)外延使表面硅膜厚度达到5μm；
(2)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度970℃；再分布温度1150℃，时间80分钟，电阻掺杂浓度为5.5×1019cm-3；
(3)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1150℃，时间20分钟，厚度为310nm；
(4)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(6)光刻引线孔；
(7)溅射铝，合金的工艺为温度410℃，时间45分钟；
(8)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度380℃，电压1200V，时间35分钟；
(9)测试，引线键合，完成封装。
实施例6
采用3英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度970℃；再分布温度1150℃，时间80分钟，电阻掺杂浓度为5.5×1019cm-3；
(2)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1150℃，时间20分钟，厚度为310nm；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金的工艺为温度410℃，时间45分钟；
(7)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度380℃，电压1200V，时间35分钟；
(8)测试，引线键合，完成封装。
实施例6
采用3英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度980℃；再分布温度1100℃，时间60分钟，电阻掺杂浓度为5×1019cm-3；
(2)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1100℃，时间10分钟，厚度为300nm；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金的工艺为温度420℃，时间30分钟；
(7)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度360℃，电压1100V，时间30分钟；
(8)测试，引线键合，完成封装。
实施例7
采用4英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度960℃；再分布温度1200℃，时间90分钟，电阻掺杂浓度为6×1019cm-3；
(2)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1200℃，时间30分钟，厚度为350nm；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金的工艺为温度400℃，时间30分钟；
(7)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度400℃，电压1200V，时间50分钟；
(8)测试，引线键合，完成封装。
实施例8
采用3英寸表面硅膜为P型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度960℃；再分布温度1100℃，时间50分钟，电阻掺杂浓度为3×1019cm-3；
(2)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1200℃，时间30分钟，厚度为350nm；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金的工艺为温度450℃，时间50分钟；
(7)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度300℃，电压1200V，时间40分钟；
(8)测试，引线键合，完成封装。
实施例9
采用5英寸表面硅膜为n型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)外延使表面硅膜厚度达到3μm；
(2)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度980℃；再分布温度1200℃，时间90分钟，电阻掺杂浓度为4×1019cm-3；
(3)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1100℃，时间10分钟，厚度为300nm；
(4)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(6)光刻引线孔；
(7)溅射铝，合金的工艺为温度400℃，时间50分钟；
(8)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度300℃，电压1100V，时间40分钟；
(9)测试，引线键合，完成封装。
实施例10
采用3英寸表面硅膜为n型的SOI晶圆制备压力传感器
(1)采用扩散工艺对SOI材料表面硅膜进行硼掺杂，预淀积温度980℃；再分布温度1200℃，时间90分钟，电阻掺杂浓度为4×1019cm-3；
(2)热氧化表面硅膜生长SiO2层，温度1200℃，时间20分钟，厚度为340nm；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金的工艺为温度450℃，时间30分钟；
(7)划片、初测后，电子玻璃质量块与闭合框结构压敏电阻静电封接，温度400℃，电压1200V，时间20分钟；
(8)测试，引线键合，完成封装。
本发明的制备方法，压敏电阻和衬底由SOI材料母体形成，方法简易可行，可以根据原料SOI材料的结构不同，灵活改变方法的具体参数，实现压力传感器的制备，例如当原料SOI材料的表面硅薄膜厚度合适，可以不进行外延工艺；为获得不同尺寸的压敏电阻和衬底，可以按照不同的尺寸加工SOI材料和刻蚀压敏电阻，以使其符合相应的尺寸要求；为了获得较好的电导性能，往往选取表面硅膜为P型的SOI晶圆进行制备，但是本发明的方法可以通过改变加工的参数(离子注入或者扩散工艺)，实现对表面硅膜为n型的SOI晶圆的掺杂，从而进一步制备压力传感器。本发明的制备方法中也可以采用传统的离子注入工艺，对SOI材料进行掺杂，在其余工艺相同的条件下，进行热氧化生长、光刻、等离子刻蚀、光刻引线孔、溅射、合金、静电封接和封装步骤，制备出压力传感器。
Claims (9)
1.一种新型压阻式压力传感器，包括内引线[1]、封装外套[2]、外引线[3]、引线孔[13]、衬底和压敏电阻，其特征在于，在所述衬底上设置有闭合框结构压敏电阻[9]、[10]和条状压敏电阻[11]、[12]，所述四个压敏电阻形成惠斯通全桥互连结构，在所述引线孔中溅射有铝，在所述闭合框压敏电阻的顶部设置有电子玻璃质量块[4]。
2.根据权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器，其特征在于，所述的衬底由下层的硅基体[5]和设置在硅基体上面的SiO2埋层[8]组成。
3.根据权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器，其特征在于，所述的压敏电阻由上层的热氧化生长SiO2层[6]和设置于所述热氧化生长SiO2层下面的经过掺杂的硅薄膜层[7]组成，所述的经过掺杂的硅薄膜层[7]位于衬底的上面。
4.一种制备如权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
(1)采用离子注入或扩散工艺，对绝缘衬底上的硅材料的表面硅膜进行掺杂；
(2)将绝缘衬底上的硅材料进行表面热氧化；
(3)采用光刻技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的热氧化生长的SiO2层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(4)采用等离子刻蚀技术刻除除闭合框和条状电阻外其它区域的经过掺杂的硅薄膜层，形成闭合框结构压敏电阻、条状压敏电阻以及惠斯通全桥互连结构；
(5)光刻引线孔；
(6)溅射铝，合金；
(7)划片后，将电子玻璃质量块静电封接在闭合框结构压敏电阻的表面；
(8)测试，封装。
5.根据权利要求4所述的一种制备如权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器的方法，其特征在于，步骤(1)所述的扩散掺杂工艺为预淀积温度960-980℃，再分布温度1100-1200℃，时间50-90分钟。
6.根据权利要求4所述的一种制备如权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器的方法，其特征在于，在步骤(1)所述的掺杂之前，将绝缘衬底上的硅材料的表面硅膜外延至2μm-5μm。
7.根据权利要求4所述的一种制备如权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器的方法，其特征在于，步骤(2)所述的热氧化表面硅膜生长SiO2层的工艺为温度1100-1200℃，时间10-30分钟，厚度为300-350nm。
8.根据权利要求4所述的一种制备如权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器的方法，其特征在于，步骤(6)所述的溅射铝后合金的工艺为温度400-450℃，时间30-50分钟。
9.根据权利要求4所述的一种制备如权利要求1所述的一种新型压阻式压力传感器的方法，其特征在于，步骤(7)所述静电封接的工艺为电压1100-1200V，温度300-400℃，时间20-40分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100578609A CN100468022C (zh) | 2007-07-06 | 2007-07-06 | 一种新型压阻式压力传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100578609A CN100468022C (zh) | 2007-07-06 | 2007-07-06 | 一种新型压阻式压力传感器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101082525A true CN101082525A (zh) | 2007-12-05 |
| CN100468022C CN100468022C (zh) | 2009-03-11 |
Family
ID=38912207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007100578609A Expired - Fee Related CN100468022C (zh) | 2007-07-06 | 2007-07-06 | 一种新型压阻式压力传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100468022C (zh) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102156012A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-08-17 | 迈尔森电子（天津）有限公司 | Mems压力传感器及其制作方法 |
| CN102175363A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 东莞市百赛仪器有限公司 | 用离子束溅射硅薄膜制作的压力应变器件及方法 |
| CN102313617A (zh) * | 2011-07-12 | 2012-01-11 | 东南大学 | 一种微电子压力传感器及其制备工艺 |
| CN102359836A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-02-22 | 浙江双友物流器械股份有限公司 | 一种mems压阻式拉压力芯片及传感器的制作方法 |
| CN102494832A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 李策 | 基于转印技术的微纳薄膜压力传感器及其制备方法 |
| CN102601009A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-25 | 西北工业大学 | 一种硅基微型侧喷口合成射流器及其制作方法 |
| CN102980695A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-03-20 | 北京大学 | 一种基于soi硅片的mems压阻式绝对压力传感器 |
| CN102980712A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-20 | 厦门大学 | 一种具有自封装结构的贴片式单电阻压阻式压力传感器 |
| CN102980694A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-03-20 | 北京大学 | 无应变膜结构的mems压阻式压力传感器及其制作方法 |
| CN103712721A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-09 | 新会康宇测控仪器仪表工程有限公司 | 一种soi压力应变计及其制作方法 |
| CN103776568A (zh) * | 2012-10-18 | 2014-05-07 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 压力传感器 |
| CN104535253A (zh) * | 2015-01-19 | 2015-04-22 | 北京大学 | 一种高温压力传感器及其加工方法 |
| CN104677529A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-03 | 北京大学 | 一种压力计芯片结构及其制备方法 |
| CN106895777A (zh) * | 2015-12-17 | 2017-06-27 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于量程拓展的谐振式应变结构、应变传感器及制备方法 |
| CN109485011A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-19 | 北京遥测技术研究所 | 基于Si-Si-Si-玻璃晶圆键合技术的MEMS谐振压力传感器及制造工艺 |
| CN109738109A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-10 | 南京信息工程大学 | 一种高温微压压力传感器及其制作方法、测量系统 |
| CN111886486A (zh) * | 2018-03-20 | 2020-11-03 | Tdk电子股份有限公司 | 用于压力测量和温度测量的传感元件 |
-
2007
- 2007-07-06 CN CNB2007100578609A patent/CN100468022C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102175363A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 东莞市百赛仪器有限公司 | 用离子束溅射硅薄膜制作的压力应变器件及方法 |
| WO2012122875A1 (zh) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | 迈尔森电子（天津）有限公司 | Mems压力传感器及其制作方法 |
| US9073746B2 (en) | 2011-03-15 | 2015-07-07 | Memsen Electronics Inc | MEMS pressure sensor and manufacturing method therefor |
| CN102156012A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-08-17 | 迈尔森电子（天津）有限公司 | Mems压力传感器及其制作方法 |
| CN102313617B (zh) * | 2011-07-12 | 2013-10-30 | 东南大学 | 一种微电子压力传感器及其制备工艺 |
| CN102313617A (zh) * | 2011-07-12 | 2012-01-11 | 东南大学 | 一种微电子压力传感器及其制备工艺 |
| CN102359836A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-02-22 | 浙江双友物流器械股份有限公司 | 一种mems压阻式拉压力芯片及传感器的制作方法 |
| CN102494832A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 李策 | 基于转印技术的微纳薄膜压力传感器及其制备方法 |
| CN102601009A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-25 | 西北工业大学 | 一种硅基微型侧喷口合成射流器及其制作方法 |
| CN103776568A (zh) * | 2012-10-18 | 2014-05-07 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 压力传感器 |
| CN102980694B (zh) * | 2012-11-29 | 2015-07-29 | 北京大学 | 无应变膜结构的mems压阻式压力传感器及其制作方法 |
| CN102980694A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-03-20 | 北京大学 | 无应变膜结构的mems压阻式压力传感器及其制作方法 |
| CN102980695A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-03-20 | 北京大学 | 一种基于soi硅片的mems压阻式绝对压力传感器 |
| CN102980712A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-20 | 厦门大学 | 一种具有自封装结构的贴片式单电阻压阻式压力传感器 |
| CN102980712B (zh) * | 2012-12-10 | 2014-12-24 | 厦门大学 | 一种具有自封装结构的贴片式单电阻压阻式压力传感器 |
| CN103712721A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-09 | 新会康宇测控仪器仪表工程有限公司 | 一种soi压力应变计及其制作方法 |
| CN103712721B (zh) * | 2013-12-23 | 2016-05-11 | 新会康宇测控仪器仪表工程有限公司 | 一种soi压力应变计及其制作方法 |
| CN104535253A (zh) * | 2015-01-19 | 2015-04-22 | 北京大学 | 一种高温压力传感器及其加工方法 |
| CN104677529A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-03 | 北京大学 | 一种压力计芯片结构及其制备方法 |
| CN106895777A (zh) * | 2015-12-17 | 2017-06-27 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于量程拓展的谐振式应变结构、应变传感器及制备方法 |
| CN106895777B (zh) * | 2015-12-17 | 2020-02-07 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于量程拓展的谐振式应变结构、应变传感器及制备方法 |
| CN111886486A (zh) * | 2018-03-20 | 2020-11-03 | Tdk电子股份有限公司 | 用于压力测量和温度测量的传感元件 |
| CN111886486B (zh) * | 2018-03-20 | 2022-04-08 | Tdk电子股份有限公司 | 用于压力测量和温度测量的传感元件 |
| US11378478B2 (en) | 2018-03-20 | 2022-07-05 | Tdk Electronics Ag | Sensor element for measuring pressure and temperature |
| CN109485011A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-19 | 北京遥测技术研究所 | 基于Si-Si-Si-玻璃晶圆键合技术的MEMS谐振压力传感器及制造工艺 |
| CN109738109A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-10 | 南京信息工程大学 | 一种高温微压压力传感器及其制作方法、测量系统 |
| CN109738109B (zh) * | 2019-01-31 | 2024-02-13 | 南京信息工程大学 | 一种高温微压压力传感器及其制作方法、测量系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100468022C (zh) | 2009-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100468022C (zh) | 一种新型压阻式压力传感器及其制备方法 | |
| CN109485011B (zh) | 基于Si-Si-Si-玻璃晶圆键合技术的MEMS谐振压力传感器及制造工艺 | |
| US6445053B1 (en) | Micro-machined absolute pressure sensor | |
| CN104062045B (zh) | 一种压阻式压力传感器及其制造方法 | |
| CN103344374B (zh) | 隐藏式mems压力传感器敏感芯片及其制作方法 | |
| CN101266176A (zh) | 硅硅键合的绝缘体上硅的高温压力传感器芯片及制作方法 | |
| CN108254106B (zh) | 一种硅硅玻璃硅四层结构谐振式mems压力传感器制备方法 | |
| CN107478862B (zh) | 一种基于金金键合的石英振梁加速度计敏感芯片 | |
| CN103983395B (zh) | 一种微压力传感器及其制备与检测方法 | |
| CN102435772B (zh) | 基于硅通孔技术的硅晶圆直接键合的微机械加速度传感器 | |
| CN102620878A (zh) | 一种电容式微加工超声传感器及其制备与应用方法 | |
| CN103616123A (zh) | 压力传感器及其制作方法 | |
| CN103712721A (zh) | 一种soi压力应变计及其制作方法 | |
| CN105181231A (zh) | 一种封装结构的压力传感器及其制备方法 | |
| CN106946211A (zh) | 一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片及其制备方法 | |
| CN101852816B (zh) | 压阻式单片集成三轴加速度传感器及制造方法 | |
| CN106586942A (zh) | 一种微电子气压传感器及其制备方法 | |
| CN206828092U (zh) | 一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片 | |
| CN103196596B (zh) | 基于牺牲层技术的纳米膜压力传感器及其制造方法 | |
| Zhao et al. | High temperature and frequency pressure sensor based on silicon-on-insulator layers | |
| CN109292729A (zh) | 一种全硅环境隔离mems器件的制备方法 | |
| Su et al. | Fabrication of a piezoresistive barometric pressure sensor by a silicon‐on‐nothing technology | |
| US20020179563A1 (en) | Application of a strain-compensated heavily doped etch stop for silicon structure formation | |
| CN106168524A (zh) | 一种提高微机电系统压力传感器过载能力的方法 | |
| KR20080098990A (ko) | 압력센서 제조방법 및 그 구조 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090311 Termination date: 20100706 |