CN108896218A - 一种压阻式压力传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压阻式压力传感器，包括二氧化硅埋层以及二氧化硅保护层，二氧化硅埋层与二氧化硅保护层之间通过埋氧化层封装有压敏电阻，压敏电阻通过具有空气间隙的TSV连接在二氧化硅保护层上；TSV包括左硅基层以及右硅基层，左硅基层与右硅基层的两端均设置有二氧化硅封层，左硅基层与右硅基层之间设置有铜柱，铜柱与左硅基层以及右硅基层之间具有空气间隙层；压阻式压力传感器的制造方法，具体步骤是：将左硅基层填充在2个二氧化硅封层之间，将右硅基层填充在2个二氧化硅封层之间，然后将铜柱热压键合在二氧化硅封层上，最后将第一铝封层以及第二铝封层热压在二氧化硅封层上；本发明具有有效降低应力、使用寿命长、检测结果准确的优点。

Description

一种压阻式压力传感器及其制造方法
技术领域
本发明属于传感器制造工艺技术领域，具体涉及一种压阻式压力传感器及其制造方法。
背景技术
压阻式压力传感器适用于测量压力的器件，在使用时，多应用于高温场所，在对被检测场所进行温度检测时，多用在高温工况环境下。压阻式压力传感器中的压敏电阻通过TSV连接在二氧化硅封层上，而目前的TSV中硅衬层与铜柱之间均是填充二氧化硅作为绝缘层来时对铜柱与硅衬层之间起到绝缘的作用，然而由于压阻式压力传感器多应用在温度超过300℃的工况环境中，从而在检测温度的过程中，TSV的铜柱会产生显著变形，铜柱由于热胀冷缩远离而产生膨胀，从而铜柱会对二氧化硅绝缘层产生挤压，由于力的相互作用，二氧化硅绝缘层同时对铜柱进行挤压，而二氧化硅绝缘层产生的微弱形变不足以满足铜柱的形变区域需求，从而损坏铜柱，最终减少TSV的使用寿命，最终影响原始压力传感器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种有效降低应力、使用寿命长、检测结果准确的压阻式压力传感器及其制造方法。
本发明的技术方案如下：
一种压阻式压力传感器，包括二氧化硅埋层以及二氧化硅保护层，所述二氧化硅埋层与二氧化硅保护层之间封装有压敏电阻，所述压敏电阻通过埋氧化层封装于二氧化硅埋层与二氧化硅保护层之间，压敏电阻通过具有空气间隙的TSV连接在二氧化硅保护层上。
进一步，所述TSV包括左硅基层以及右硅基层，所述左硅基层与右硅基层的两端均设置有二氧化硅封层，左硅基层与右硅基层之间设置有铜柱，所述铜柱的两端分别搭载在二氧化硅封层上，铜柱与左硅基层以及右硅基层之间具有空气间隙层。
进一步，所述铜柱的两端分别封装有第一铝封层以及第二铝封层。
进一步，所述第一铝封层自左硅基层下端的二氧化硅封层下侧面的一端覆盖至右硅基层下端的二氧化硅封层的左端上。
进一步，所述第二铝封层自右硅基层上端的二氧化硅封层上侧面一端覆盖至左硅基层上端的二氧化硅封层的右端上。
所述压阻式压力传感器的制造方法，具体步骤是：将左硅基层填充在2个二氧化硅封层之间，将右硅基层填充在2个二氧化硅封层之间，然后将铜柱热压键合在二氧化硅封层上，最后将第一铝封层以及第二铝封层热压在二氧化硅封层上，并使得第一铝封层以及第二铝封层均完全覆盖铜柱。
进一步，将铜柱热压键合在二氧化硅封层上时，预留铜柱与左硅基层及右硅基层2um-5um的间隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用环形空气间隙层替代通常的二氧化硅作为TSV的铜柱与左硅基层和右硅基层之间的绝缘层，由于空气间隙的存储在，铜柱在高温作用下产生比左硅基层和右硅基层更显著的变形时，空气间隙层为铜柱的膨胀提供有效的自有变形区，使得铜柱不再挤压左硅基层以及右硅基层，从而将高温状态下的热膨胀盈利大大降低，从而有效降低TSV的应力，有效避免压阻式压力传感器工作时产生过大的形变而影响压阻式压力传感器的使用寿命和检测结果：总之，本发明具有有效降低应力、使用寿命长、检测结果准确的优点。
附图说明
图1为本发明的剖面示意图。
图2为本发明中TSC剖面示意图。
其中，1、二氧化硅埋层，2、二氧化硅保护层，3、压敏电阻，4、左硅基层，5、右硅基层，6、二氧化硅封层，7、铜柱，8、空气间隙层，9、第一铝封层，10、第二铝封层，11、埋氧化层，12、TSV。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种压阻式压力传感器，其特征在于：包括二氧化硅埋层1以及二氧化硅保护层2，所述二氧化硅埋层1与二氧化硅保护层2之间封装有压敏电阻3，所述压敏电阻3通过埋氧化层11封装于二氧化硅埋层1与二氧化硅保护层2之间，压敏电阻3通过具有空气间隙的TSV连接在二氧化硅保护层2上。
本实施例中，所述TSV包括左硅基层4以及右硅基层5，所述左硅基层4与右硅基层5的两端均设置有二氧化硅封层6，左硅基层4与右硅基层5之间设置有铜柱7，所述铜柱7的两端分别搭载在二氧化硅封层6上，铜柱7与左硅基层4以及右硅基层5之间具有空气间隙层8；所述铜柱7的两端分别封装有第一铝封层9以及第二铝封层10；所述第一铝封层9自左硅基层4下端的二氧化硅封层6下侧面的一端覆盖至右硅基层5下端的二氧化硅封层6的左端上；所述第二铝封层10自右硅基层5上端的二氧化硅封层6上侧面一端覆盖至左硅基层4上端的二氧化硅封层6的右端上。
实施例2
所述的压阻式压力传感器的制造方法，具体步骤是，将左硅基层4填充在2个二氧化硅封层6之间，将右硅基层5填充在2个二氧化硅封层6之间，然后将铜柱7热压键合在二氧化硅封层6上，最后将第一铝封层9以及第二铝封层10热压在二氧化硅封层6上，并使得第一铝封层9以及第二铝封层10均完全覆盖铜柱7。
本实施例中，将铜柱7热压键合在二氧化硅封层6上时，预留铜柱7与左硅基层4及右硅基层52um-5um的间隙。
本发明中，采用环形空气间隙层替代通常的二氧化硅作为TSV的铜柱与左硅基层和右硅基层之间的绝缘层，由于空气间隙的存储在，铜柱在高温作用下产生比左硅基层和右硅基层更显著的变形时，空气间隙层为铜柱的膨胀提供有效的自有变形区，使得铜柱不再挤压左硅基层以及右硅基层，从而将高温状态下的热膨胀盈利大大降低，从而有效降低TSV的应力，有效避免压阻式压力传感器工作时产生过大的形变而影响压阻式压力传感器的使用寿命和检测结果，进而有效效降低应力、延长使用寿命、有效保证检测结果的正确性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种压阻式压力传感器，其特征在于：包括二氧化硅埋层(1)以及二氧化硅保护层(2)，所述二氧化硅埋层(1)与二氧化硅保护层(2)之间封装有压敏电阻(3)，所述压敏电阻(3)通过埋氧化层(11)封装于二氧化硅埋层(1)与二氧化硅保护层(2)之间，压敏电阻(3)通过具有空气间隙的TSV连接在二氧化硅保护层(2)上。
2.如权利要求1所述的压阻式压力传感器，其特征在于：所述TSV包括左硅基层(4)以及右硅基层(5)，所述左硅基层(4)与右硅基层(5)的两端均设置有二氧化硅封层(6)，左硅基层(4)与右硅基层(5)之间设置有铜柱(7)，所述铜柱(7)的两端分别搭载在二氧化硅封层(6)上，铜柱(7)与左硅基层(4)以及右硅基层(5)之间具有空气间隙层(8)。
3.如权利要求2所述的压阻式压力传感器，其特征在于：所述铜柱(7)的两端分别封装有第一铝封层(9)以及第二铝封层(10)。
4.如权利要求3所述的压阻式压力传感器，其特征在于：所述第一铝封层(9)自左硅基层(4)下端的二氧化硅封层(6)下侧面的一端覆盖至右硅基层(5)下端的二氧化硅封层(6)的左端上。
5.如权利要求3所述的压阻式压力传感器，其特征在于：所述第二铝封层(10)自右硅基层(5)上端的二氧化硅封层(6)上侧面一端覆盖至左硅基层(4)上端的二氧化硅封层(6)的右端上。
6.如权利要求1至5任一项所述的压阻式压力传感器的制造方法，其特征在于，具体步骤是：将左硅基层(4)填充在2个二氧化硅封层(6)之间，将右硅基层(5)填充在2个二氧化硅封层(6)之间，然后将铜柱(7)热压键合在二氧化硅封层(6)上，最后将第一铝封层(9)以及第二铝封层(10)热压在二氧化硅封层(6)上，并使得第一铝封层(9)以及第二铝封层(10)均完全覆盖铜柱(7)。
7.如权利要求6所述的压阻式压力传感器的制造方法，其特征在于：将铜柱(7)热压键合在二氧化硅封层(6)上时，预留铜柱(7)与左硅基层(4)及右硅基层(5)2um-5um的间隙。
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