CN103063339A - 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片 - Google Patents

带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN103063339A
CN103063339A CN2011103205207A CN201110320520A CN103063339A CN 103063339 A CN103063339 A CN 103063339A CN 2011103205207 A CN2011103205207 A CN 2011103205207A CN 201110320520 A CN201110320520 A CN 201110320520A CN 103063339 A CN103063339 A CN 103063339A
Authority
CN
China
Prior art keywords
screen layer
type
voltage dependent
vdr
pressure sensor
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.)
Pending
Application number
CN2011103205207A
Other languages
English (en)
Inventor
曹刚
刘胜
汪学方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2011103205207A priority Critical patent/CN103063339A/zh
Publication of CN103063339A publication Critical patent/CN103063339A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，包括：硅衬底、压敏电阻、金属导线、金属焊盘、保护层、屏蔽层cap、重掺杂硅导线，硅衬底上的压力膜片表面设有由数个压敏电阻组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层，数个压敏电阻经重掺杂硅导线、金属导线与保护层上的金属焊盘连接，其特征在于压力膜片与保护层之间设有一层用于改善传感器性能经过掺杂处理的屏蔽层cap，屏蔽层cap将保护层与压敏电阻隔离。本发明的优点是在压力膜片与保护层之间设有一层经过掺杂处理的屏蔽层，克服了压力传感器输出漂移的问题。

Description

带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片
技术领域
本发明涉及一种测量压力的器件，特别涉及一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片。
背景技术
硅压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。硅压阻式压力传感器已广泛用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制。
由于硅压阻式压力传感器的压敏电阻经过掺杂处理，压敏电阻里的载流子具有可移动的特点，所以压敏电阻的阻值随着外界电场的变化而改变，造成压力传感器输出漂移。目前尚未见到有关国内传感器制作厂商针对这现象进行改进的报道。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片。本发明包括：硅衬底、压敏电阻、金属导线、金属焊盘、保护层、屏蔽层、重掺杂硅导线，硅衬底上的压力膜片表面设有由数个压敏电阻组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层，数个压敏电阻经重掺杂硅导线、金属导线与保护层上的金属焊盘连接，其特征在于压力膜片与保护层之间设有一层用于改善传感器性能经过掺杂处理的屏蔽层，屏蔽层将保护层与压敏电阻隔离。
本发明在传统硅压阻式压力传感器芯片的硅衬底与压力膜片之间增加了一层用于改善该压力传感器芯片性能的屏蔽层(简称：cap)。屏蔽层cap覆盖在压力传感器芯片的压敏电阻及相关结构上，并且经过掺杂处理。压敏电阻掺杂类型为N型或P型，屏蔽层cap的掺杂处理的类型与压敏电阻的掺杂处理的类型相反，即当压敏电阻为N型掺杂时，屏蔽层cap的掺杂类型为P型；当压敏电阻为P型掺杂时，屏蔽层cap的掺杂类型为N型。
屏蔽层cap经扩散或离子注入工艺制作。由于在硅压力传感器芯片的压敏电阻及相关结构上增加了一层硅屏蔽层cap，压敏电阻的稳定性得到提升。因为压敏电阻被掩埋在经过掺杂的屏蔽层cap下面，使得屏蔽层cap能够屏蔽外界或氧化层上的电荷对压敏电阻产生的影响。假如没有屏蔽层cap，压力传感器表面或氧化层上电荷形成的电场会慢慢消耗经过掺杂的压敏电阻，从而造成压力传感器输出漂移。增加的屏蔽层cap能够消除外界电荷的这种影响，从而让传感器具有非常稳定的输出。
压力芯片的保护层上设有数个接触孔，用来将压敏电阻电压信号引至芯片表面的金属焊盘，接触孔中填有金属。
本发明的优点是在压力膜片与保护层之间设有一层经过掺杂处理的屏蔽层，克服了压力传感器输出漂移的问题。
附图说明
图1本发明实施例一的横向剖面示意图；
图2本发明实施例一的俯视示意图；
图3本发明实施例二的横向剖面示意图；
图4本发明实施例二的俯视示意图。
图中：1硅压阻式压力传感器衬底、2压敏电阻、3金属焊盘、4接触孔、5屏蔽层cap、6保护层、7重掺杂硅导线、8金属导线
具体实施方式
实施例一
下面结合附图进一步说明本发明的实施例：
参见图1、图2，本实施例包括：硅压阻式压力传感器衬底1、压敏电阻2、金属焊盘3、接触孔4、屏蔽层cap 5、保护层6、重掺杂硅导线7、金属导线8。硅压阻式压力传感器衬底1上的压力膜片的表面设有四个压敏电阻2组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层6，四个压敏电阻2经重掺杂硅导线7、金属导线8、接触孔4与保护层6上的金属焊盘3连接。
本发明在硅压阻式压力传感器的压力膜片与保护层6之间增加了一层用于改善该压力传感器芯片性能的经过掺杂处理的屏蔽层cap 5。屏蔽层cap5将保护层6与压敏电阻2进行隔离，屏蔽保护层6上存在的电荷产生的电场，防止电场对下面的压敏电阻2产生影响。在本实施例中，屏蔽层cap5覆盖在整个压力膜片上。保护层上设有数个接触孔，将压敏电阻2的电压信号引至芯片表面的金属焊盘3。压敏电阻2经重掺杂硅导线7、金属导线8、接触孔4与金属焊盘3连接。
这种增加屏蔽层cap5的压力传感器在制作工艺上与普通硅压力传感器的工艺基本一致。所不同的是在进行压敏电阻2的扩散或离子注入后，增加一步屏蔽层5的扩散或注入，之后压敏电阻和屏蔽层可以进行一次退火。
实施例二
实施例二与实施例一相同，所不同的是屏蔽层cap5为环状，未完全覆盖住整个压力膜片，仅仅覆盖住压敏电阻2。这种形状的屏蔽层可能可以在力学方面减小对压力膜片带来的负面影响。参见图3、图4。

Claims (5)

1.一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，包括：硅衬底、压敏电阻、金属导线、金属焊盘、保护层、屏蔽层、重掺杂硅导线，硅衬底上的压力膜片表面设有由数个压敏电阻组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层，数个压敏电阻经重掺杂硅导线、金属导线与保护层上的金属焊盘连接，其特征在于压力膜片与保护层之间设有一层用于改善传感器性能经过掺杂处理的屏蔽层，屏蔽层将保护层与压敏电阻隔离。
2.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于屏蔽层掺杂处理的类型与压敏电阻掺杂处理的类型相反，即当压敏电阻为N型掺杂时，屏蔽层的掺杂类型为P型，当压敏电阻为P型掺杂时，屏蔽层的掺杂类型为N型相反。
3.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于屏蔽层经扩散或离子注入工艺制作。
4.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于所述压敏电阻掺杂类型为N型或P型。
5.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于所述保护层上设有数个接触孔，接触孔中填有金属。
CN2011103205207A 2011-10-20 2011-10-20 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片 Pending CN103063339A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103205207A CN103063339A (zh) 2011-10-20 2011-10-20 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103205207A CN103063339A (zh) 2011-10-20 2011-10-20 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103063339A true CN103063339A (zh) 2013-04-24

Family

ID=48106058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103205207A Pending CN103063339A (zh) 2011-10-20 2011-10-20 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103063339A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103257008A (zh) * 2013-05-24 2013-08-21 无锡市崇安区科技创业服务中心 一种压力传感器
CN103344374A (zh) * 2013-06-26 2013-10-09 夏云 隐藏式mems压力传感器敏感芯片及其制作方法
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
CN104697701A (zh) * 2015-03-16 2015-06-10 东南大学 一种压阻式压力传感器
CN105829849A (zh) * 2013-12-11 2016-08-03 迈来芯科技有限公司 半导体压力传感器
CN108627287A (zh) * 2018-06-06 2018-10-09 上海天沐自动化仪表有限公司 一体化硅压阻式传感器芯片
US10317297B2 (en) 2013-12-11 2019-06-11 Melexis Technologies Nv Semiconductor pressure sensor
CN111122027A (zh) * 2018-11-01 2020-05-08 中科院微电子研究所昆山分所 一种压力传感器
US11573143B2 (en) 2021-04-21 2023-02-07 Vitesco Technologies USA, LLC Mems pressure sensing element with stress adjustors to minimize thermal hysteresis induced by electrical field
CN116222839A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 苏州亿波达光电子科技有限公司 一种感测元件及压力传感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0972805A (ja) * 1995-09-06 1997-03-18 Hitachi Ltd 半導体センサ
CN1675124A (zh) * 2002-06-17 2005-09-28 霍尼韦尔国际公司 具有集成导电屏蔽的微型机电装置
US20060278012A1 (en) * 2005-05-30 2006-12-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor pressure sensor
CN101573601A (zh) * 2006-09-25 2009-11-04 格伦德福斯管理联合股份公司 半导体器件
CN202267554U (zh) * 2011-10-20 2012-06-06 刘胜 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0972805A (ja) * 1995-09-06 1997-03-18 Hitachi Ltd 半導体センサ
CN1675124A (zh) * 2002-06-17 2005-09-28 霍尼韦尔国际公司 具有集成导电屏蔽的微型机电装置
US20060278012A1 (en) * 2005-05-30 2006-12-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor pressure sensor
CN101573601A (zh) * 2006-09-25 2009-11-04 格伦德福斯管理联合股份公司 半导体器件
CN202267554U (zh) * 2011-10-20 2012-06-06 刘胜 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103257008A (zh) * 2013-05-24 2013-08-21 无锡市崇安区科技创业服务中心 一种压力传感器
CN103344374A (zh) * 2013-06-26 2013-10-09 夏云 隐藏式mems压力传感器敏感芯片及其制作方法
CN103344374B (zh) * 2013-06-26 2015-06-17 夏云 隐藏式mems压力传感器敏感芯片及其制作方法
CN105829849A (zh) * 2013-12-11 2016-08-03 迈来芯科技有限公司 半导体压力传感器
US10317297B2 (en) 2013-12-11 2019-06-11 Melexis Technologies Nv Semiconductor pressure sensor
CN105829849B (zh) * 2013-12-11 2019-08-30 迈来芯科技有限公司 半导体压力传感器
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
CN104697701A (zh) * 2015-03-16 2015-06-10 东南大学 一种压阻式压力传感器
CN108627287A (zh) * 2018-06-06 2018-10-09 上海天沐自动化仪表有限公司 一体化硅压阻式传感器芯片
CN111122027A (zh) * 2018-11-01 2020-05-08 中科院微电子研究所昆山分所 一种压力传感器
US11573143B2 (en) 2021-04-21 2023-02-07 Vitesco Technologies USA, LLC Mems pressure sensing element with stress adjustors to minimize thermal hysteresis induced by electrical field
CN116222839A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 苏州亿波达光电子科技有限公司 一种感测元件及压力传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103063339A (zh) 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片
CN104764547B (zh) 一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片及制备方法
CN102235925B (zh) 具有垂直电馈通的电容式压力传感器及其制造方法
CN102636298B (zh) 一种梁膜四岛结构微压高过载传感器芯片
CN104748904B (zh) 一种分段质量块应力集中结构微压传感器芯片及制备方法
CN103743503B (zh) 基于压阻式和电容式组合的柔性三维力触觉传感器
CN104729784B (zh) 一种梁槽结合台阶式岛膜微压传感器芯片及制备方法
CN102589762B (zh) 一种梁膜单岛结构微压高过载传感器芯片
CN104062045B (zh) 一种压阻式压力传感器及其制造方法
CN104062059B (zh) 一种mems压阻式压力传感器及其制造方法
CN105241369A (zh) 一种mems应变计芯片及其制造工艺
CN202267554U (zh) 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片
CN104755895A (zh) 具有覆盖层的压力传感器
CN104062463B (zh) 一种压阻式加速度传感器及其制造方法
CN206132279U (zh) 高温压力传感器
CN102620865B (zh) 一种梁膜双岛结构微压高过载传感器芯片
CN106468604A (zh) 高温压力传感器及其制作方法
CN107748025A (zh) 一种石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器及制备方法
CN104425485B (zh) 一种硅压阻式压力传感器芯片
CN111076856A (zh) 漂自补偿soi压力传感器
CN206828092U (zh) 一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片
CN105043609A (zh) 一种微机械硅压力敏感芯片
CN102359836A (zh) 一种mems压阻式拉压力芯片及传感器的制作方法
CN208672196U (zh) 微机电换能器
CN105136352A (zh) 一种电容式压力传感器及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130424