CN107084807B - 一种压阻式的微机械压力传感器芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压力传感器,尤其涉及一种压阻式的微机械压力传感器芯片及其制备方法,所形成的微机械压力传感器芯片包括:第一基底,多个第一垂通孔间隔分布在第一基底的中部形成一第一导压孔阵列;两个绝缘结构,分别形成于第一基底未分布有第一垂直通孔的两侧,两个绝缘结构之间形成一第一空腔;器件层,形成于两个绝缘结构的上表面,器件层的顶部形成有两个间隔分布的轻掺杂区;每个轻掺杂区的两侧分别形成有两个重掺杂区;钝化层,覆盖于器件层的上表面;钝化层包括两个接触孔,每个接触孔分别用于将最靠外侧的重掺杂区暴露;焊盘;具有阵列形式的导压孔,优化微机械压力传感器膜片与被测量介质的接触通道,具有较高可靠性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力传感器,尤其涉及一种压阻式的微机械压力传感器芯片及其制备方法。
背景技术
目前MEMS压力传感器的膜片结构在工作时有两种方式接受外界压力:一是通过大直径的通孔形式的导压孔,二是膜片结构直接与测量气体接触。这两种方式都会产生膜片表面尘埃黏附,腐蚀性气体破坏等问题,从而使得压力传感器的可靠性和寿命降低。
发明内容
针对上述问题,本发明提出了一种压阻式的微机械压力传感器芯片,包括:
第一基底,包括多个第一垂直通孔,多个所述第一垂通孔间隔分布在所述第一基底的中部形成一第一导压孔阵列;
两个绝缘结构,分别形成于所述第一基底未分布有所述第一垂直通孔的两侧,两个所述绝缘结构之间形成一第一空腔;
器件层,形成于两个所述绝缘结构的上表面,所述器件层的顶部形成有两个间隔分布的轻掺杂区;
每个所述轻掺杂区的两侧分别形成有两个重掺杂区;
钝化层,覆盖于所述器件层的上表面;
所述钝化层包括两个接触孔,每个所述接触孔分别用于将最靠外侧的所述重掺杂区暴露;
两个焊盘,每个所述焊盘形成于一个所述接触孔内部以及边缘的所述钝化层的上表面;
第二基底,形成于所述钝化层的上表面,包括一第二空腔,所述第二空腔形成于所述第二基底面向所述钝化层的一面。
上述的微机械压力传感器芯片,其中,所述第二基底还包括连接所述第二空腔的多个第二垂直通孔,多个所述第二垂通孔间隔分布在所述第二基底的中部形成一第二导压孔阵列。
上述的微机械压力传感器芯片,其中,所述第二垂直通孔等间距分布。
上述的微机械压力传感器芯片,其中,每个所述第一垂直通孔的孔径相等。
上述的微机械压力传感器芯片,其中,所述钝化层的材质为氧化硅,或氮化硅,或氧化硅与氮化硅的复合结构。
一种压阻式的微机械压力传感器芯片的制备方法,包括:
步骤S1,制备一第一基底,并于所述第一基底的上表面依次制备一绝缘层和一器件预制备层;
步骤S2,于所述器件预制备层的顶部掺杂形成两个轻掺杂区;
步骤S3,于每个所述轻掺杂区的两侧分别掺杂形成两个重掺杂区形成一器件层;
步骤S4,于所述器件层的上表面覆盖一钝化层;
步骤S5,于所述钝化层中刻蚀形成两个接触孔,使得两个所述接触孔分别将最靠外侧的两个所述重掺杂区暴露;
步骤S6,于每个所述接触孔处制备形成焊盘。
步骤S7,于所述第一基底中制备间隔分布的多个第一垂直通孔,以在所述第一基底中形成一第一导压孔阵列;
步骤S8,通过所述第一导压孔阵列释放部分所述绝缘层,从而利用剩余的所述绝缘层于两侧形成分别形成两个绝缘结构,并且所述绝缘层释放掉的部分形成与所述第一导压孔阵列连接的一第一空腔;
步骤S9,于所述钝化层的上表面制备包括一第二空腔的一第二基底,所述第二空腔形成于所述第二基底面向所述钝化层的一面。
上述的制备方法,其中,还包括:
步骤S10:于所述第二基底内制备与所述第二空腔连接的间隔分布的多个第二垂直通孔,以形成一第二导压孔阵列。
上述的制备方法,其中,所述轻掺杂区和所述重掺杂区的掺杂类型为P型。
上述的制备方法,其中,所述步骤S2中,掺杂形成两个所述轻掺杂区的掺杂工艺为注入并扩散。
上述的制备方法,其中,所述步骤S7中,于所述第一基底中制备等间隔分布的多个所述第一垂直通孔。
有益效果:本发明提出的一种压阻式的微机械压力传感器芯片及其制备方法,所形成的微机械压力传感器芯片具有阵列形式的导压孔,优化微机械压力传感器膜片与被测量介质的接触通道,具有较高可靠性和使用寿命。
附图说明
图1为本发明一实施例中压阻式的微机械压力传感器芯片的结构示意图;
图2为本发明一实施例中压阻式的微机械压力传感器芯片的结构示意图;
图3为本发明一实施例中压阻式的微机械压力传感器芯片的制备方法的步骤流程图;
图4~7为本发明一实施例中压阻式的微机械压力传感器的一个或多个制备步骤所产生的结构的示意图;
图8为本发明一实施例中压阻式的微机械压力传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
在一个较佳的实施例中,如图1所示,提出了一种压阻式的微机械压力传感器芯片,可以包括:
第一基底10,包括多个第一垂直通孔11,多个第一垂通孔间隔分布在第一基底10的中部形成一第一导压孔阵列;
两个绝缘结构21,分别形成于第一基底10未分布有第一垂直通孔11的两侧,两个绝缘结构21之间形成一第一空腔CAV1;
器件层31,形成于两个绝缘结构21的上表面,器件层31的顶部形成有两个间隔分布的轻掺杂区32;
每个轻掺杂区32的两侧分别形成有两个重掺杂区33;
钝化层40,覆盖于器件层31的上表面;
钝化层40包括两个接触孔CON,每个接触孔CON分别用于将最靠外侧的重掺杂区33暴露;
两个焊盘50,每个焊盘50形成于一个接触孔CON内部以及边缘的钝化层40的上表面;
第二基底70,形成于钝化层40的上表面,包括一第二空腔CAV2,第二空腔CAV2形成于第二基底70面向钝化层40的一面。
其中,上述的实施例中,第二空腔CAV2没有与任何通孔连接,属于密封空腔,所形成的为绝对压力传感器;轻掺杂区32用于形成压敏电阻。
在一个较佳的实施例中,如图2所示,第二基底70还可以包括连接第二空腔CAV2的多个第二垂直通孔71,多个第二垂通孔71间隔分布在第二基底70的中部形成一第二导压孔阵列,所形成的为差压传感器。
上述实施例中,优选地,第二垂直通孔71等间距分布,从而使得第二垂直通孔71处的基底材料形成的栅格受到的应力几乎是均衡的。
在一个较佳的实施例中,每个第一垂直通孔11的孔径相等,从而使得每个第一垂直通孔11处的基底材料的腐蚀程度和寿命几乎相等。
在一个较佳的实施例中,钝化层40的材质为氧化硅,或氮化硅,或氧化硅与氮化硅的复合结构。
除了上述的微机械压力传感器芯片,还提出了一种压阻式的微机械压力传感器芯片的制备方法,可以制备如图1所示的压阻式的微机械压力传感器芯片,其中一个或多个步骤形成的结构可以如图4~7所示;如图3所示,可以包括:
步骤S1,制备一第一基底10,并于第一基底10的上表面依次制备一绝缘层20和一器件预制备层30;
步骤S2,于器件预制备层30的顶部掺杂形成两个轻掺杂区31;
步骤S3,于每个轻掺杂区32的两侧分别掺杂形成两个重掺杂区33形成一器件层31;
步骤S4,于器件层31的上表面覆盖一钝化层40;
步骤S5,于钝化层40中刻蚀形成两个接触孔CON,使得两个接触孔CON分别将最靠外侧的两个重掺杂区33暴露;
步骤S6,于每个接触孔CON处制备形成焊盘50。
步骤S7,于第一基底10中制备间隔分布的多个第一垂直通孔11,以在第一基底10中形成一第一导压孔阵列;
步骤S8,通过第一导压孔阵列释放部分绝缘层20,从而利用剩余的绝缘层于两侧形成分别形成两个绝缘结构21,并且绝缘层释放掉的部分形成与第一导压孔阵列连接的一第一空腔CAV1;
步骤S9,于钝化层40的上表面制备包括一第二空腔CAV2的一第二基底70,第二空腔CAV2形成于第二基底70面向钝化层40的一面。
在一个较佳的实施例中,结构如图8所示,还可以包括:
步骤S10:于第二基底70内制备与第二空腔CAV2连接的间隔分布的多个第二垂直通孔71,以形成一第二导压孔阵列。
在一个较佳的实施例中,轻掺杂区32和重掺杂区33的掺杂类型为P型。
在一个较佳的实施例中,步骤S2中,掺杂形成两个轻掺杂区32的掺杂工艺为注入并扩散。
在一个较佳的实施例中,步骤S7中,于第一基底10中制备等间隔分布的多个第一垂直通孔11。
综上所述,本发明提出的一种压阻式的微机械压力传感器芯片及其制备方法,所形成的微机械压力传感器芯片具有阵列形式的导压孔,优化微机械压力传感器膜片与被测量介质的接触通道,具有较高可靠性和使用寿命。
通过说明和附图,给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例,基于本发明精神,还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例,然而,这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各种变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种压阻式的微机械压力传感器芯片,其特征在于,包括:
第一基底,包括多个第一垂直通孔,多个所述第一垂通孔间隔分布在所述第一基底的中部形成一第一导压孔阵列;
两个绝缘结构,分别形成于所述第一基底未分布有所述第一垂直通孔的两侧,两个所述绝缘结构之间形成一第一空腔;
器件层,形成于两个所述绝缘结构的上表面,所述器件层的顶部形成有两个间隔分布的轻掺杂区;
每个所述轻掺杂区的两侧分别形成有两个重掺杂区;
钝化层,覆盖于所述器件层的上表面;
所述钝化层包括两个接触孔,每个所述接触孔分别用于将最靠外侧的所述重掺杂区暴露;
两个焊盘,每个所述焊盘形成于一个所述接触孔内部以及边缘的所述钝化层的上表面;
第二基底,形成于所述钝化层的上表面,包括一第二空腔,所述第二空腔形成于所述第二基底面向所述钝化层的一面。
2.根据权利要求1所述的微机械压力传感器芯片,其特征在于,所述第二基底还包括连接所述第二空腔的多个第二垂直通孔,多个所述第二垂直通孔间隔分布在所述第二基底的中部形成一第二导压孔阵列。
3.根据权利要求2所述的微机械压力传感器芯片,其特征在于,所述第二垂直通孔等间距分布。
4.根据权利要求1所述的微机械压力传感器芯片,其特征在于,每个所述第一垂直通孔的孔径相等。
5.根据权利要求1所述的微机械压力传感器芯片,其特征在于,所述钝化层的材质为氧化硅,或氮化硅,或氧化硅与氮化硅的复合结构。
6.一种压阻式的微机械压力传感器芯片的制备方法,其特征在于,包括:
步骤S1,制备一第一基底,并于所述第一基底的上表面依次制备一绝缘层和一器件预制备层;
步骤S2,于所述器件预制备层的顶部掺杂形成两个轻掺杂区;
步骤S3,于每个所述轻掺杂区的两侧分别掺杂形成两个重掺杂区形成一器件层;
步骤S4,于所述器件层的上表面覆盖一钝化层;
步骤S5,于所述钝化层中刻蚀形成两个接触孔,使得两个所述接触孔分别将最靠外侧的两个所述重掺杂区暴露;
步骤S6,于每个所述接触孔处制备形成焊盘;
步骤S7,于所述第一基底中制备间隔分布的多个第一垂直通孔,以在所述第一基底中形成一第一导压孔阵列;
步骤S8,通过所述第一导压孔阵列释放部分所述绝缘层,从而利用剩余的所述绝缘层于两侧形成分别形成两个绝缘结构,并且所述绝缘层释放掉的部分形成与所述第一导压孔阵列连接的一第一空腔;
步骤S9,于所述钝化层的上表面制备包括一第二空腔的一第二基底,所述第二空腔形成于所述第二基底面向所述钝化层的一面。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,还包括:
步骤S10:于所述第二基底内制备与所述第二空腔连接的间隔分布的多个第二垂直通孔,以形成一第二导压孔阵列。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述轻掺杂区和所述重掺杂区的掺杂类型为P型。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,掺杂形成两个所述轻掺杂区的掺杂工艺为注入并扩散。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S7中,于所述第一基底中制备等间隔分布的多个所述第一垂直通孔。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108288669A (zh) | 2018-01-05 | 2018-07-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声传感器及其制作方法、显示基板及其制作方法 |
CN111397791A (zh) * | 2019-01-03 | 2020-07-10 | 华润微电子(重庆)有限公司 | 一种压力检测与显示报警芯片及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102190281A (zh) * | 2010-03-18 | 2011-09-21 | 精材科技股份有限公司 | 芯片封装体及其形成方法 |
CN202988703U (zh) * | 2012-11-20 | 2013-06-12 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 微机电系统器件 |
CN103209922A (zh) * | 2010-09-20 | 2013-07-17 | 快捷半导体公司 | 具有减小的并联电容的硅通孔 |
CN103837289A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-06-04 | 中航(重庆)微电子有限公司 | 压力传感器件及其制作方法 |
CN105940287A (zh) * | 2014-01-14 | 2016-09-14 | 罗伯特·博世有限公司 | 微机械压力传感器装置以及相应的制造方法 |
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2017
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102190281A (zh) * | 2010-03-18 | 2011-09-21 | 精材科技股份有限公司 | 芯片封装体及其形成方法 |
CN103209922A (zh) * | 2010-09-20 | 2013-07-17 | 快捷半导体公司 | 具有减小的并联电容的硅通孔 |
CN103209922B (zh) * | 2010-09-20 | 2014-09-17 | 快捷半导体公司 | 具有减小的并联电容的硅通孔 |
CN202988703U (zh) * | 2012-11-20 | 2013-06-12 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 微机电系统器件 |
CN103837289A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-06-04 | 中航(重庆)微电子有限公司 | 压力传感器件及其制作方法 |
CN105940287A (zh) * | 2014-01-14 | 2016-09-14 | 罗伯特·博世有限公司 | 微机械压力传感器装置以及相应的制造方法 |
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