CN107894297B - 一种压力传感器芯片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力传感器芯片及其制造方法。本发明技术方案中，设计了全新的由第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳压力敏感部件的容纳空间，且所述容纳空间外壁开设有引压孔，以将所述容纳空间和外部气体环境连通。该新型的应力隔离结构，能够降低环境应力对压力传感器芯片性能的影响，从而解决了现有技术中压力传感器芯片在塑料封装中存在的引线保护问题、表面涂覆软胶问题、封装应力及其焊接热应力问题，可实现压力传感器低成本、高效率的全模具塑料封装的要求。
Description
技术领域
本发明涉及传感器芯片制造领域，特别涉及一种压力传感器芯片及其制造方法。
背景技术
MEMS压力传感器是指采用微机电系统(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)原理和工艺制作的压力传感器，由于微机电系统具有广泛的外延，采用压阻式、电容式、谐振式、压电式、场效应管式、声表面波式传感原理的压力传感器都可以应用MEMS工艺技术实现批量化、小型化、集成化和智能化。
各类压力传感器结构、原理不同，但是都有一个共同点，即外界压力必须传递到感压元件上，传递外界压力的介质各不相同，具有不同的物理化学特性，压力传感器也必须适应环境要求，采取不同的传压设计。对于测量大气环境压力的传感器，传压介质就是空气，感压元件与空气接触就可以实现压力测量。设计这类压力传感器，主要考虑其测量范围、工作温度、分辨率和成本，一般大气压力传感器的测量范围为300hPa～1100hPa，工作温度范围-40℃～85℃，压力分辨率不大于1Pa，早期的大气压力传感器一般采用陶瓷或金属封装，由于陶瓷或金属封装成本较高，限制了大气环境压力传感器在消费类电子产品中，尤其是在智能手机中的大量应用。
为了解决这个问题，研制出了成本低廉的塑料封装MEMS压力传感器，图1示出了一种现有的顶盖带有引压孔的压力传感器的结构示意图。该压力传感器包括：封装底板1、2，采用塑封引线框架或低成本的印制电路板实现，压力传感器芯片3，引线4，封装顶盖5，引压孔6，其中，封装底板1、2采用塑封引线框架或低成本的印制电路板实现，封装顶盖5可以采用塑料或者金属制造。这种封装存在的问题是键合引线还暴露在环境中，在瞬态压力脉冲下有较大的断路风险。
为了解决图1所示压力传感器的问题，现有技术中，在压力芯片焊盘和引线上涂覆一层软胶保护层。实际操作中，压力传感器弹性膜也一并用软胶保护，但是，软胶的存在会对测量精度带来不良影响。
公开号CN103674355B和CN104236766B的中国专利公开了一种消除封装应力的悬浮式力敏传感器芯片，通过把压力传感器设计在悬臂梁上面，可以有效减少封装应力对压力传感器的影响，但是该种设计需要采用特定晶向的单晶硅，由于没有顶盖保护，不能实现全模具的塑料封装。公开号CN107036740A的中国专利公开了一种全模具塑料封装方式，采用底板开孔引压方式，可以实现全模具塑料封装，但是其提出的压力传感器芯片没有应力消除设计，很难保证塑料封装热过程前后压力传感器性能的一致。
由于封装材料与压力传感器芯片材料的热膨胀系数差别较大，压力传感器封装热处理和后继电路焊接中会由于温度影响而产生较大热应力，压力传感器长期工作在大气环境中，水汽进出材料的呼吸效应也会产生应力，环境的振动、冲击应力也随时存在，这些应力都会影响压力传感器性能，造成标定困难、性能漂移、指标超差、器件失效。
解决上述问题一般采用两种方式：其一，选择杨氏模量较小的塑封料，尽可能的降低封装过程中的机械应力，同时还应选择热膨胀系数尽可能与传感器芯片材料相接近，进一步降低热失配所导致的内在封装应力；其二，设计特殊的应力隔离结构，例如在金属封装中采用加厚的玻璃隔离板，玻璃的热膨胀系数与压力传感器芯片材料(单晶硅)接近，位于硅芯片和金属之间，可以有效隔离金属基座的应力。
发明内容
本发明提供一种压力传感器芯片及其制造方法，通过对压力传感器芯片设计新的应力隔离结构，以降低环境应力对压力传感器性能的影响，解决现有技术中压力传感器芯片在塑料封装中存在的引线保护问题、表面涂覆软胶问题、封装应力及其焊接热应力问题，实现压力传感器低成本、高效率的全模具塑料封装。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种压力传感器芯片，包括：
第一基片、第二基片、第三基片和第四基片；其中，
所述第一基片下表面开设有压力参考腔，所述第一基片下表面和第二基片上表面键合形成键合基片，使得所述压力参考腔密封于所述第一基片和第二基片之间，其中，所述压力参考腔与第一基片上表面之间形成压力敏感膜；
所述第四基片上表面键合于所述第二基片下表面，且所述第四基片上表面开设有第二空腔以容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧；
所述压力敏感膜所对应的第一基片上表面区域形成有压敏电阻和连接线，所述压敏电阻通过所述连接线组成惠斯顿电桥检测电路；
所述压力参考腔、压力敏感膜、压敏电阻、连接线共同构成所述压力敏感部件；
所述键合基片中位于压力敏感部件的外侧设有所述分离沟槽和弹簧，所述分离沟槽连通所述第二空腔并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧的另一端连接至所述压力敏感部件；
所述第一基片上表面的边框区域设有焊盘，所述焊盘通过所述连接线连接于所述压敏电阻；
所述第三基片下表面键合于所述第一基片上表面，且所述第三基片下表面开设有第一空腔以容纳所述压力敏感部件、分离沟槽和弹簧；
所述第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间，所述容纳空间外壁开设有引压孔，以将所述容纳空间和外部气体环境连通。
进一步，所述压力参考腔为正方形。
进一步，所述压敏电阻为四个，分别布置于所述压力参考腔的四个边的最佳应力敏感区；
所述压敏电阻为离子注入P型电阻。
进一步，所述弹簧数量为一至四根，均布置于所述压力敏感部件的一侧。
进一步，所述引压孔开设于第一基片和/或第二基片和/或第三基片和/或第四基片。
进一步，所述焊盘和连接线的材料为铝。
进一步，所述压力参考腔内气压低于1Pa。
一种压力传感器芯片的制造方法，包括以下步骤：
刻蚀第一基片下表面，以形成压力参考腔，将第一基片下表面和第二基片上表面键合以形成键合基片，使得所述压力参考腔密封于所述第一基片和第二基片之间，所述压力参考腔与第一基片上表面之间形成压力敏感膜；
刻蚀第四基片上表面，以形成容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第二空腔，将所述第四基片上表面键合于所述第二基片下表面；
在所述压力敏感膜所对应的第一基片上表面区域制备压敏电阻和连接线，所述压敏电阻通过所述连接线组成惠斯顿电桥检测电路，并在第一基片上表面远离所述压力敏感膜的边框区域制备焊盘，所述焊盘通过所述连接线连接于所述压敏电阻，所述压力参考腔、压力敏感膜、压敏电阻、连接线共同构成所述压力敏感部件；
刻蚀所述键合基片中位于所述压力敏感部件的外侧，以形成所述分离沟槽和弹簧，其中所述分离沟槽连通所述第二空腔并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧的另一端连接至所述压力敏感部件；
刻蚀第三基片下表面，以形成容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第一空腔，将所述第三基片的下表面键合于所述第一基片的上表面，所述第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间；
刻蚀所述容纳空间外壁，以形成连通所述容纳空间和外部气体环境的引压孔。
进一步，刻蚀第三基片下表面，以形成第一空腔的同时，所述方法还包括：
形成容纳所述焊盘的焊盘区空腔。
进一步，所述方法还包括：
切除焊盘区空腔部分的第三基片材料。
从上述方案可以看出，本发明的压力传感器芯片及其制造方法，由所述第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间，且所述容纳空间外壁开设有引压孔，以将所述容纳空间和外部气体环境连通。该新型的应力隔离结构，能够降低环境应力对压力传感器芯片性能的影响，从而解决了现有技术中压力传感器芯片在塑料封装中存在的引线保护问题、表面涂覆软胶问题、封装应力及其焊接热应力问题，可实现压力传感器低成本、高效率的全模具塑料封装的要求。
附图说明
图1为一种现有的顶盖带有引压孔的压力传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例的压力传感器芯片的截面结构示意图；
图3A为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图一；
图3B为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图二；
图3C为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图三；
图3D为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图四；
图3E为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图五；
图3F为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图六；
图3G为本发明实施例的制备方法中压力传感器芯片的截面结构演化图七；
图4为本发明中另一实施例的压力传感器芯片的截面结构示意图；
图5为本发明中又一实施例的压力传感器芯片的截面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例包括一种适合塑料封装的压力传感器芯片及其制造方法。以下描述是为了使本领域技术人员能够制作和使用本发明，并在符合专利特定程序及其要求的上下文中提供。对本领域的技术人员来说，对优选实施例的各种修改将显而易见，并且本文中定义的基本原理可以应用于其他实施例和应用，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不仅限于所示的实施例，而是将被赋予与本发明公开的原则和特征相一致的最广泛的范围。
图2示意性图纸，仅示出了根据本发明的当前优选实施例的一种适合塑料封装的压力传感器芯片的截面图。可以理解，图2所示的视图仅仅是为了说明本发明的原理。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，因此图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。因此，图2所示的视图本质上是说明性的和概念性的。
以下，结合图2的实施例，以上、下的相对位置关系对本发明实施例的压力传感器芯片结构进行说明。
如图2所示，本发明实施例的压力传感器芯片，包括第一基片100、第二基片200、第三基片300和第四基片400。
其中，所述第一基片100下表面开设有压力参考腔101，所述第一基片100下表面和第二基片200上表面键合形成键合基片，使得所述压力参考腔101密封于所述第一基片和第二基片之间，其中，所述压力参考腔101与第一基片100上表面之间形成压力敏感膜110。在其它实施例中，压力参考腔还可以开设于第二基片200的上表面。
所述第四基片400上表面键合于所述第二基片200下表面，且所述第四基片400上表面开设有第二空腔401以容纳压力敏感部件、分离沟槽108和弹簧109。
所述压力敏感膜110所对应的第一基片100上表面区域形成有压敏电阻和连接线104，所述压敏电阻通过所述连接线104组成惠斯顿电桥检测电路。其中，压敏电阻由形成于第一基片100上表面的P-型压敏电阻条102以及形成于P-型压敏电阻条102区域中的P+连接电阻条103构成，连接线104形成于P+连接电阻条103。
所述压力参考腔101、压力敏感膜110、压敏电阻(由P-型压敏电阻条102和P+连接电阻条103构成)、连接线104共同构成所述压力敏感部件。
所述键合基片中位于压力敏感部件的外侧设有所述分离沟槽108和弹簧109，所述分离沟槽108连通所述第二空腔401并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧109的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧109的另一端连接至所述压力敏感部件。
所述第一基片100上表面的边框区域设有焊盘106，所述焊盘106通过连接线连接线104连接于所述压敏电阻。
所述第三基片300下表面键合于所述第一基片100上表面，且所述第三基片300下表面开设有第一空腔301以容纳所述压力敏感部件、分离沟槽108和弹簧109。
所述第一空腔301、第二空腔401和分离沟槽108相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间，所述容纳空间外壁开设有引压孔500，以将所述容纳空间和外部气体环境连通。
本实施例中，介质绝缘层105覆盖于第一基片100上表面，并覆盖于压敏电阻，介质绝缘层105开设有电极窗口，所述连接线104透过所述电极窗口连接于压敏电阻。焊盘106位于所述介质绝缘层105上。
本实施例中，第三基片300下表面与第一基片100上表面通过键合介质层107键合。
优选地，本发明实施例中，所述压力参考腔101为正方形，这样，可降低器件制备难度，易于对制备参数的控制，并提高传感器的测量精度。
本发明实施例中，所述压敏电阻为四个，分别布置于所述压力参考腔的四个边的最佳应力敏感区，例如，所述压力参考腔101的四个边中点附近的最佳应力敏感区域内的设定位置，优选地，所述压敏电阻为离子注入P型电阻。所述弹簧109的数量为一至四根，所有的弹簧109均布置于所述压力敏感部件的一侧。
本发明实施例中，所述引压孔500开设于第一基片100和/或第二基片200和/或第三基片300和/或第四基片400。例如，图2所示中，所述引压孔500开设于第三基片300；在其它实施例中：所述引压孔500还可开设于第一基片100；所述引压孔500还可开设于第二基片200；所述引压孔500还可开设于第四基片400；所述引压孔500还可开设于第一基片100和第二基片200，即，所述引压孔500为至少两个，分别开设于第一基片100和第二基片200；所述引压孔500还可开设于第一基片100和第三基片300，即，所述引压孔500为至少两个，分别开设于第一基片100和第三基片300；所述引压孔500还可开设于第一基片100和第四基片400，即，所述引压孔500为至少两个，分别开设于第一基片100和第四基片400；所述引压孔500还可开设于第二基片200和第三基片300，即，所述引压孔500为至少两个，分别开设于第二基片200和第三基片300；所述引压孔500还可开设于第二基片200和第四基片400，即，所述引压孔500为至少两个，分别开设于第二基片200和第四基片400；所述引压孔500还可开设于第三基片300和第四基片400，即，所述引压孔500为至少两个，分别开设于第三基片300和第四基片400；所述引压孔500还可开设于第一基片100、第二基片200和第三基片300，即，所述引压孔500为至少三个，分别开设于第一基片100、第二基片200和第三基片300；所述引压孔500还可开设于第一基片100、第二基片200和第四基片400，即，所述引压孔500为至少三个，分别开设于第一基片100、第二基片200和第四基片400；所述引压孔500还可开设于第一基片100、第三基片300和第四基片400，即，所述引压孔500为至少三个，分别开设于第一基片100、第三基片300和第四基片400；所述引压孔500还可开设于第二基片200、第三基片300和第四基片400，即，所述引压孔500为至少三个，分别开设于第二基片200、第三基片300和第四基片400；所述引压孔500还可开设于第一基片100、第二基片200、第三基片300和第四基片400，即，所述引压孔500为至少四个，分别开设于第一基片100、第二基片200、第三基片300和第四基片400。
需要说明的是，引压孔500的数量以及开设位置，需要与对所述压力传感器芯片进行封装的塑料封装结构进行匹配。
当所述引压孔500开设于第三基片300时，引压孔500可于第三基片300上表面和/或第三基片300侧壁开设；当所述引压孔500开设于第四基片400时，引压孔500可于第四基片400下表面和/或第四基片400侧壁开设；当所述引压孔500开设于第一基片100时，引压孔500可于第一基片100侧壁开设；当所述引压孔500开设于第二基片200时，引压孔500可于第二基片200侧壁开设。
本发明实施例中，所述焊盘106和连接线104的材料为铝，也可以采用其它性能理想、符合设计、制造和使用要求的导电金属材料。
本发明实施例中，所述压力参考腔内气压低于1Pa(帕斯卡)。
本发明实施例提供的压力传感器芯片中，由所述第一空腔301、第二空腔401和分离沟槽108相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间，且所述容纳空间外壁开设有引压孔500，以将所述容纳空间和外部气体环境连通。该新型的应力隔离结构，能够降低环境应力对压力传感器芯片性能的影响，从而解决了现有技术中压力传感器芯片在塑料封装中存在的引线保护问题、表面涂覆软胶问题、封装应力及其焊接热应力问题，可实现压力传感器低成本、高效率的全模具塑料封装的要求。
本发明实施例还提供了上述压力传感器芯片的制造方法，其主要包括以下说明的步骤，对于其中某些步骤的执行顺序不仅限于以下说明的顺序，依据本发明实施例的精神，本领域技术人员可以对其进行工艺步骤上的合理交替。
一种压力传感器芯片的制造方法，包括以下步骤：
刻蚀第一基片下表面，以形成压力参考腔，将第一基片下表面和第二基片上表面键合以形成键合基片，使得所述压力参考腔密封于所述第一基片和第二基片之间，所述压力参考腔与第一基片上表面之间形成压力敏感膜；
刻蚀第四基片上表面，以形成容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第二空腔，将所述第四基片上表面键合于所述第二基片下表面；
在所述压力敏感膜所对应的第一基片上表面区域制备压敏电阻和连接线，所述压敏电阻通过所述连接线组成惠斯顿电桥检测电路，并在第一基片上表面远离所述压力敏感膜的边框区域制备焊盘，所述焊盘通过所述连接线连接于所述压敏电阻，所述压力参考腔、压力敏感膜、压敏电阻、连接线共同构成所述压力敏感部件；
刻蚀所述键合基片中位于所述压力敏感部件的外侧，以形成所述分离沟槽和弹簧，其中所述分离沟槽连通所述第二空腔并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧的另一端连接至所述压力敏感部件；
刻蚀第三基片下表面，以形成容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第一空腔，将所述第三基片的下表面键合于所述第一基片的上表面，所述第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间；
刻蚀所述容纳空间外壁，以形成连通所述容纳空间和外部气体环境的引压孔。
其中，刻蚀第三基片下表面，以形成第一空腔的同时，所述方法还包括：形成容纳所述焊盘的焊盘区空腔。
所述方法还包括：切除焊盘区空腔部分的第三基片材料。
以下结合图3A至图3G的结构演化，对本发明实施例的压力传感器芯片的制造方法进行说明，其中更包含了实现各个步骤的其它具体细节。
步骤1、如图3A所示，刻蚀第一基片100下表面，以形成压力参考腔101，将第一基片100下表面和第二基片上表面200键合以形成键合基片，使得所述压力参考腔密101封于所述第一基片100和第二基片200之间。
本步骤中，第一基片100上表面光刻第一对准标记601，采用双面对准光刻，在第一基片100下表面采用DRIE(Deep Reactive Ion Etching，深反应离子刻蚀)或RIE(ReactiveIon Etching，反应离子刻蚀)刻蚀出压力参考腔101，压力参考腔101为正方形，深度为3～10um(微米)，第二基片200上表面与第一基片100下表面采用SFB(silicon fusionbonding，融硅键合)工艺键合在一起，键合环境为真空，压力参考腔101内压力低于1Pa，第二基片200下表面研磨减薄，CMP(chemical mechanical polish，化学机械研磨)抛光，余厚H1为30～50um。
步骤2、如图3B所示，刻蚀第四基片400上表面，以形成容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第二空腔401，将所述第四基片400上表面键合于所述第二基片200下表面。
本步骤中，第二空腔401深度3～10um，第四基片400上表面与第二基片200下表面采用SFB工艺键合在一起，在第四基片400下表面双面光刻制作第二对准标记602，第一基片100上表面研磨减薄，CMP抛光，进而所述压力参考腔101与第一基片100上表面之间形成压力敏感膜110，压力敏感膜110的厚度H2为8～10um。
步骤3、如图3C所示，在所述压力敏感膜110所对应的第一基片100上表面区域制备压敏电阻和连接线104，所述压敏电阻通过所述连接线104组成惠斯顿电桥检测电路，并在第一基片100上表面远离所述压力敏感膜110的边框区域制备焊盘106，所述焊盘106通过所述连接线104连接于所述压敏电阻，所述压力参考腔101、压力敏感膜110、压敏电阻、连接线104共同构成所述压力敏感部件。其中，压敏电阻由形成于第一基片100上表面的P-型压敏电阻条102以及形成于P-型压敏电阻条102区域中的P+连接电阻条103构成。
本步骤中，第一基片100上表面采用常用IC(集成电路)工艺加工制备P-型压敏电阻条102、P+连接电阻条103、介质绝缘层105、和焊盘106。
本步骤中，双面光刻将第二对准标记602转移到第一基片100上表面，第一基片100上表面光刻注入窗口，注入B+离子，注入剂量为3e15，能量50keV，形成P-型压敏电阻条102，光刻注入窗口，注入B+离子，注入剂量5e15，能量30keV，形成P+连接电阻条103(浓硼连接电阻)，之后，热退火控制结深和硼杂质浓度分布，热氧化生长介质绝缘层105，光刻刻蚀介质绝缘层105形成接触孔，之后，淀积铝并光刻铝图形，形成连接线104和焊盘106，淀积钝化保护层111,本实施例中的钝化保护层111材料为TEOS(正硅酸乙酯)，光刻刻蚀去除压力敏感膜110上的钝化保护层111和焊盘106上的钝化保护层111。
步骤4、如图3D所示，刻蚀所述键合基片中位于所述压力敏感部件的外侧，以形成分离沟槽108和弹簧109，其中所述分离沟槽108连通所述第二空腔401并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧109的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧109的另一端连接至所述压力敏感部件。
本步骤中，于第一基片100正面光刻制作分离沟槽108图形，以光刻胶为掩模，采用RIE刻蚀分离沟槽108内的钝化保护层111、介质绝缘层105，采用DRIE刻蚀分离沟槽108内第一基片100和第二基片200，与第二空腔401连通，形成弹簧109。
步骤5、如图3E、图3F所示，刻蚀第三基片300下表面，以形成容纳压力敏感部件、分离沟槽108和弹簧109的第一空腔301，并形成容纳所述焊盘106的焊盘区空腔302，将所述第三基片300的下表面键合于所述第一基片100上表面，所述第一空腔301、第二空腔401和分离沟槽108相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间，刻蚀所述容纳空间外壁，以形成连通所述容纳空间和外部气体环境的引压孔500。
本步骤中，如图3E所示，第三基片300上表面双面光刻制作第三对准标记603，第三基片300下表面双面光刻第一空腔301和焊盘区空腔302图形，采用DRIE刻蚀第一空腔301和焊盘区空腔302，刻蚀深度20～80um。
本步骤中，如图3F所示，第三基片300下表面和第一基片100上表面通过键合介质层107对准键合，第三基片300上表面研磨减薄，余厚H3为100～200um。对于容纳空间外壁形成的引压孔500，在本实施例中(图3F所示)，是在第三基片300上表面采用DRIE刻蚀形成引压孔500，引压孔500连通第一空腔301。
步骤6、如图3G所示，进行基片划片，通过第一次划片切除焊盘区空腔302上的部分第三基片300材料，释放出焊盘区空腔302下面的焊盘106，之后，通过第二次划片分离出压力传感器芯片。
至此，便完成了压力传感器芯片的制造。
图4和图5分别示出了引压孔500位于容纳空间外壁其它部分的结构，其中不再标识其它部分的标号，其它部分的标号参见其它附图，图4和图5中仅标识出引压孔500。其中，图4所示实施例中，引压孔500开设于第四基片400下表面，图5所示实施例中，引压孔500开设于第二基片200侧壁、第三基片300侧壁和第四基片400侧壁。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种压力传感器芯片，其特征在于，包括：
第一基片、第二基片、第三基片和第四基片；其中，
所述第一基片下表面开设有压力参考腔，所述第一基片下表面和第二基片上表面键合形成键合基片，使得所述压力参考腔密封于所述第一基片和第二基片之间，其中，所述压力参考腔与第一基片上表面之间形成压力敏感膜；
所述第四基片上表面键合于所述第二基片下表面，且所述第四基片上表面开设有第二空腔用于容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧；
所述压力敏感膜所对应的第一基片上表面区域形成有压敏电阻和连接线，所述压敏电阻通过所述连接线组成惠斯顿电桥检测电路；
所述压力参考腔、压力敏感膜、压敏电阻、连接线共同构成所述压力敏感部件；
所述键合基片中位于压力敏感部件的外侧设有所述分离沟槽和弹簧，所述分离沟槽连通所述第二空腔并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧的另一端连接至所述压力敏感部件；
所述第一基片上表面的边框区域设有焊盘，所述焊盘通过所述连接线连接于所述压敏电阻；
所述第三基片下表面键合于所述第一基片上表面，且所述第三基片下表面开设有第一空腔用于容纳所述压力敏感部件、分离沟槽和弹簧；
所述第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间，所述容纳空间外壁开设有引压孔，以将所述容纳空间和外部气体环境连通。
2.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于：
所述压力参考腔为正方形。
3.根据权利要求2所述的压力传感器芯片，其特征在于：
所述压敏电阻为四个，分别布置于所述压力参考腔的四个边的最佳应力敏感区；
所述压敏电阻为离子注入P型电阻。
4.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于：
所述弹簧数量为一至四根，均布置于所述压力敏感部件的一侧。
5.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于：
所述引压孔开设于第一基片和/或第二基片和/或第三基片和/或第四基片。
6.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于：
所述焊盘和连接线的材料为铝。
7.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于：
所述压力参考腔内气压低于1Pa。
8.一种压力传感器芯片的制造方法，包括以下步骤：
刻蚀第一基片下表面，以形成压力参考腔，将第一基片下表面和第二基片上表面键合以形成键合基片，使得所述压力参考腔密封于所述第一基片和第二基片之间，所述压力参考腔与第一基片上表面之间形成压力敏感膜；
刻蚀第四基片上表面，以形成用于容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第二空腔，将所述第四基片上表面键合于所述第二基片下表面；
在所述压力敏感膜所对应的第一基片上表面区域制备压敏电阻和连接线，所述压敏电阻通过所述连接线组成惠斯顿电桥检测电路，并在第一基片上表面远离所述压力敏感膜的边框区域制备焊盘，所述焊盘通过所述连接线连接于所述压敏电阻，所述压力参考腔、压力敏感膜、压敏电阻、连接线共同构成所述压力敏感部件；
刻蚀所述键合基片中位于所述压力敏感部件的外侧，以形成所述分离沟槽和弹簧，其中所述分离沟槽连通所述第二空腔并将所述压力敏感部件和键合基片的边框分开，所述弹簧的一端连接至所述键合基片的边框，所述弹簧的另一端连接至所述压力敏感部件；
刻蚀第三基片下表面，以形成用于容纳压力敏感部件、分离沟槽和弹簧的第一空腔，将所述第三基片的下表面键合于所述第一基片的上表面，所述第一空腔、第二空腔和分离沟槽相互连通共同构成容纳所述压力敏感部件的容纳空间；
刻蚀所述容纳空间外壁，以形成连通所述容纳空间和外部气体环境的引压孔。
9.根据权利要求8所述的压力传感器芯片的制造方法，其特征在于，刻蚀第三基片下表面，以形成第一空腔的同时，所述方法还包括：
形成容纳所述焊盘的焊盘区空腔。
10.根据权利要求9所述的压力传感器芯片的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：
切除焊盘区空腔部分的第三基片材料。
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