CN113465794A - 一种双空腔压力计芯片及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种双空腔压力计芯片以及其制造方法。所述压力计芯片包括相互键合的盖板、基板以及底板；盖板底面形成有凹陷部，盖板凹陷部与基板形成上空腔；基板底面形成有凹陷部；基板凹陷部与底板形成下空腔；上空腔与下空腔的投影面相互重叠；在上空腔内的基板上设置有多个压阻检测元件；每个压阻检测元件的尺寸相同；多个压阻检测元件相互连接形成等边多边形压阻检测结构；所述盖板通过划片分割出多个相互绝缘的弹性电引脚，所述弹性电引脚具有释放封装应力作用，适合芯片级封装。本压力计芯片受封装应力和温度影响较小，可以在高温高压的环境中使用，而且具有灵敏度高、检测精度高、可靠性高、制造成本低等特点。

Description

一种双空腔压力计芯片及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别是一种可以在高温高压的环境中使用的压力计芯片。

背景技术

在碳氢化合物矿井的勘探与开采过程中，井下压力的检测是至关重要的。在钻井时所采集的压力数据将用于设置钻的各项参数以及建立矿井的结构。当钻好矿井并开始开采后，油气储存量管理上又要用到压力数据。所以在碳氢化合物矿井的整个周期中，压力数据是至为关键的，尤其是在优化开采和降低风险上。为此，人们需要一种能精确测量压力，性价比又高的压力检测装置。

而用于碳氢化合物井下的压力计必须在恶劣的工作环境中，于长达数周的检测期间依旧能够保持精准度、稳定性和可靠性。通常传感器必须能够承受-50至250摄氏度的温度，以及高至200MPa的压力(约2000个大气压)，其精准度必须将误差保持在0.1％的压力范围内，最好是在0.01％的范围内。

用于井下的压力计通常包括两种：第一种是石英类压力计，其中的石英谐振器被浸在液体中，并通过一个金属隔离膜片或者波纹管来检测外界的压力。在美国3617780号专利中描述了一种石英谐振器，其中的石英谐振部件被置于一个由石英外壳构成、真空密封的腔体内并形成了该腔体结构的主要支撑部件。该谐振部件通过电激励及石英的压电效应而产生谐振，其谐振频率会根据腔体壁上的压力变化而变化。由于石英共振已经是非常成熟的技术，而石英谐振器的全部部件基本都由石英制成，所以石英压力计有着很高的精准度、稳定性和可靠性，并成为当今井下压力计的最高标准。然而，石英压力计的造价非常的昂贵。

另一种用于井下的压力计为蓝宝石类压力计。在美国5024098号专利中描述了一种蓝宝石压力计，其中，蓝宝石元件被浸在液体中并通过隔离膜片来检测外界的压力。蓝宝石元件在受到压力时产生形变，通过设置在蓝宝石元件表面上的薄膜应变计所检测的应变则可以推算出压力值。虽然蓝宝石压力计的可靠性很高，并且适用于井下应用，但其精准度和稳定性并不如石英压力计，而且其造价也非常昂贵。主要原因是：如果使用的薄膜应变计是硅材料的话，则精确度会受到硅的电阻温度系数以及压阻效应的温度系数的影响。然而，如果不使用硅应变计，而采用金属合金类薄膜应变计的话，则会有灵敏度低的问题，也会带来温度和其他检测误差被放大的问题。此外，无论使用哪种材料的薄膜应变计，都会有和蓝宝石热胀冷缩系数不匹配所带来的误差。

现如今，大多数传感器均为微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)类型的传感器。与集成电路芯片类似，MEMS传感器芯片通常是通过对硅晶圆片进行微加工而制成的。针对MEMS传感器芯片的机械结构，也有一些用来制造三维细微结构的特殊的制造工艺，例如双面光刻，深度反应离子刻蚀(Deep Reactive Ion Etching)，硅晶圆片键合等等。制成的MEMS传感器芯片经封装后成为各类传感器,具有成本低、尺寸小、精度高、可靠性高以及稳定性高等诸多优点。硅具有很好的机械特性，例如，高硬度，高弹性模量，高极限强度，并且在断裂点之前都是完全弹性的，应用在硅薄膜上，能有效地将压力放大为应力。此外，单晶硅具有很强的压阻效应，能有效地再将应力转化为电阻变化。鉴于其诸多优点，MEMS硅薄膜式压力计已经广泛应用于汽车、医疗、工业以及电子产品中。

虽然有如此多的优点，MEMS压力计仍没有被广泛的用于矿井或其他高温高压应用领域。其中有几个必须要解决的问题，特别是在检测特别高压力的时候，需要一种有别于常规硅薄膜式压力计的改进型机械设计。这是因为常规的硅薄膜式压力计芯片是利用硅薄膜来将压力放大为应力，为了适合测量高达200MPa的高压，必须减小薄膜的面积以及增加薄膜的厚度。但若薄膜设计得太小就难以容纳压阻检测元件；若将薄膜显著增厚，则会导致整个芯片产生非理想性的形变。此外，MEMS压力计需要克服各种温度系数以及因封装应力带来的不稳定性来增加在高温环境中的检测精准度。

针对以上MEMS硅薄膜式压力计于高温高压应用的不足，中国201610124330.0及201610412814.5号专利分别给出了几种用硅晶圆片进行微加工出的非薄膜式压力计芯片的结构以及压力计的设计方案。有别于常规硅薄膜式压力计，所述专利的压力计是利用外部的高压力施加于压力计芯片的上下四方，并通过单空腔或双空腔的结构，直接转化为芯片基板内部的体应力，并由位于空腔之内，设置于基板表面的压阻检测元件检测。因此，所述的压力计芯片并无薄膜或任何脆弱可动的微结构，一方面解决了硅薄膜式压力计在高压应用设计上的困难，同时亦保留MEMS硅传感器的优点。此外，常规硅薄膜式压力计芯片中的压阻检测元件位于芯片的表面，较易受外在环境因素影响。所述专利的压阻检测元件则是设置在真空密封空腔内，受外界温度的波动的影响较小，而且外部异物也无法接触到检测元件，进一步的增加了压力计的可靠性。

尽管有诸多的优点，但上述两项专利发明中的单空腔和双空腔压力计芯片仍有以下几方面的不足：首先，如图5所示，压力计芯片是依靠四个压阻检测元件来检测外界压力。四个压阻检测元件布置在空腔内，彼此不连接，每个独立的压阻检测元件必需通过两个浓掺杂连接区和两个欧姆接触与位于空腔外的芯片金属极板相电连接，再经金属引线连接成惠斯登电桥检测电路。由于浓掺杂连接区的幅员比较广(总长度约1000微米)，横跨空腔内外，较易受外在环境因素影响，且寄生电阻R较大(可达压阻检测元件的电阻值的10％以上)。如图6所示，四个压阻检测元件分别显示为R₁、R₂、R₃、R₄四个电阻，连接成惠斯登电桥后，恒流电源的激励电流必需通过总共八个浓掺杂连接区和八个欧姆接触，由此而产生的寄生电压，足以降低压力计的性能及稳定性，例如令惠斯登电桥随压力的输出电压变低、零偏移及其温度系数变高等。

此外，压力计芯片的金属极板均设置在基板表面，与盖板表面不在同一平面，在芯片封装过程中增加了引线键合的难度，更是无法满足倒装球焊芯片级封装的要求，限制了压力计芯片进一步提高集成度的可能。压力计芯片的结构设计中也未考虑抵消封装应力对压阻检测元件的影响。况且在中国201610412814.5号专利的双空腔结构的制造过程中，不仅需要把基板减薄，盖板、基板以及底板之间在键合时需要精确、严密对准，大大提高了对制造工艺的难度和精度要求。为此，现在需要一种能够在井下高温高压环境中仍然能够具有高精准度并且性价比高，适合芯片级封装的压力计芯片。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种灵敏度高、检测精度高、可靠性高、制造成本低、适合芯片级封装、受封装应力和温度影响较小、可以在高温高压的环境中使用的压力计芯片。

一种压力计芯片，包括相互键合的盖板、基板以及底板；所述压力计芯片基本由单晶硅制成；所述盖板底面形成有凹陷部，所述盖板凹陷部与所述基板相键合后形成一密封的上空腔；所述基板底面形成有凹陷部，所述基板凹陷部与所述底板相键合后形成一密封的下空腔；所述上空腔与所述下空腔的投影面相互重叠；在所述投影面内的所述基板上设置有多个压阻检测元件，所述压阻检测元件相互连接形成等边多边形压阻检测结构，其中，多边形中的每个边为一个所述压阻检测元件。

本发明中的压力计芯片还具有以下附属特征：

所述压阻检测元件沿所述上空腔和所述下空腔之间相重叠的投影面的侧壁设置。

所述压阻检测结构包括四个所述压阻检测元件，所述压阻检测元件相互连接成一正方框形，其中，正方框形中的每个边为一个所述压阻检测元件。

所述压阻检测元件相互之间以惠斯登电桥方式相电连接。

所述基板是设置在{100}晶体平面上的P型硅，所述压阻检测元件设置在<110>晶体方向上。

所述基板是设置在{100}晶体平面上的N型硅，所述压阻检测元件设置在<100>晶体方向上。

所述基板是设置在{110}晶体平面上的P型硅，一组所述压阻检测元件沿<100>晶体方向布置，另一组所述压阻检测元件沿<110>晶体方向布置。

所述基板是设置在{110}晶体平面上的N型硅，一组所述压阻检测元件沿<100>晶体方向布置，另一组所述压阻检测元件沿<110>晶体方向布置。

所述盖板通过划片分割出多个相互绝缘的弹性电引脚，所述弹性电引脚与所述基板上的所述压阻检测结构通过欧姆接触相电连接。

所述弹性电引脚与所述压阻检测结构相连接的一端的横截面积不大于另一端的横截面积。

所述弹性电引脚的一端设置有金属焊球。

所述压力计芯片基板为绝缘体上硅结构，包括器件层、衬底层以及设置在所述器件层与所述衬底层之间的氧化硅埋层；所述压阻检测元件设置于所述器件层中。

所述压阻检测元件的顶端、底端及侧壁均形成有氧化硅隔离层。

所述压力计芯片第一实施例的制造工艺包括以下步骤：

第一步，在基板硅晶圆片的顶面及底面生长或淀积一层氧化硅层；

第二步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的压阻检测区域；

第三步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的高导电区域；

第四步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成与所述基板硅晶圆片掺杂类型相同的高导电区域；

第五步，通过光刻和刻蚀，在所述基板硅晶圆片的底面形成凹陷部；

第六步，通过刻蚀，将所述基板硅晶圆片的顶面和底面的氧化硅层去除；

第七步，在所述基板硅晶圆片的顶面再生长或淀积一层氧化硅层，并将所述已引入的各种掺杂激活；

第八步，通过光刻和刻蚀，在所述高导电区域的顶面氧化硅层刻蚀出多个深至所述浓掺杂区的孔；

第九步，在所述基板硅晶圆片的顶面包括所述深至浓掺杂区的孔内淀积金属，所述金属优选为铝，并通过光刻和刻蚀，形成键合区域和引出电极；

第十步，在所述基板硅晶圆片的底面淀积金属，所述金属优选为铝；

第十一步，将底面预先加工有凹陷部和淀积有金属或锗的盖板硅晶圆片与所述已加工的基板硅晶圆片以及顶面预先淀积有金属或锗的底板硅晶圆片进行对准；

第十二步，将所述已对准的盖板、基板以及底板硅晶圆片进行键合；

第十三步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成压力计芯片。

所述压力计芯片第二实施例的制造工艺，其中，基板原材料为绝缘体上硅晶圆片，包括器件层、衬底层以及在所述器件层和衬底层之间的氧化硅埋层，所述制造工艺包括以下步骤。

第一步，在所述器件层的顶面及衬底层的底面生长或淀积一层氧化硅层；

第二步，通过光刻及离子注入，对所述器件层的顶面进行局部浓掺杂，形成多个与所述器件层掺杂类型相同的高导电区域；

第三步，通过光刻以及刻蚀，在所述器件层刻蚀出多个深至所述氧化硅埋层的槽，形成多个压阻检测元件；

第四步，通过光刻和刻蚀，在所述衬底层的底部刻蚀出凹陷部；

第五步，通过刻蚀，将所述器件层的顶面及衬底层的底面的氧化硅层去除；

第六步，在所述器件层的顶面及槽内生长或淀积一层氧化硅层，并将所述高导电区域的浓掺杂激活；

第七步，通过光刻和刻蚀，在所述高导电区域的顶面氧化硅层刻蚀出多个深至所述浓掺杂区的孔；

第八步，在所述器件层的顶面包括所述深至浓掺杂区的孔内淀积金属，所述金属优选为铝，并通过光刻和刻蚀，形成键合区域和引出电极；

第九步，在所述衬底层的底面淀积金属，所述金属优选为铝；

第十步，将底面预先加工有凹陷部和淀积有金属或锗的盖板硅晶圆片与所述已加工的基板硅晶圆片以及顶面预先淀积有金属或锗的底板硅晶圆片进行对准；

第十一步，将所述已对准的盖板、基板以及底板硅晶圆片进行键合；

第十二步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成压力计芯片。

所述压力计芯片第三实施例的制造工艺，其中：所述压力计芯片形成有弹性电引脚结构。该制造工艺包括以下步骤：

第一步，在基板硅晶圆片的顶面及底面生长或淀积一层氧化硅层；

第二步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的压阻检测区域；

第三步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的高导电区域；

第四步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成与所述基板硅晶圆片掺杂类型相同的高导电区域；

第五步，通过光刻和刻蚀，在所述基板硅晶圆片的底面形成凹陷部；

第六步，通过刻蚀，将所述基板硅晶圆片的顶面和底面的氧化硅层去除；

第七步，在所述基板硅晶圆片的顶面再生长或淀积一层氧化硅层，并将所述已引入的各种掺杂激活；

第八步，通过光刻和刻蚀，在所述高导电区域的顶面氧化硅层刻蚀出多个深至所述浓掺杂区的孔；

第九步，在所述基板硅晶圆片的顶面包括所述深至浓掺杂区的孔内淀积金属，所述金属优选为铝，并通过光刻和刻蚀，形成键合区域和引出电极；

第十步，在所述基板硅晶圆片的底面淀积金属，所述金属优选为铝；

第十一步，将底面预先加工有凹陷部和淀积有金属或锗的盖板硅晶圆片与所述已加工的基板硅晶圆片以及顶面预先淀积有金属或锗的底板硅晶圆片进行对准；

第十二步，将所述已对准的盖板、基板以及底板硅晶圆片进行键合；

第十三步，在所述已键合的盖板层顶部形成焊球。

第十四步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成具有弹性电引脚的压力计芯片。

对所述压力计芯片第一实施例和第二实施例中所述盖板的加工还包括以下步骤：

第一步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的顶面形成对准标记；

第二步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的底面形成凹陷部；

第三步，在所述盖板的底面淀积金属或锗，优选为锗。

对所述压力计芯片第三实施例中所述盖板的加工还包括以下步骤：

第一步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的顶面形成对准标记；

第二步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的底面形成凹陷部；

第三步，在所述盖板的顶面淀积金属；

第四步，在所述盖板的底面淀积金属或锗，优选为锗。

对所述第一，第二，第三实施例压力计芯片中所述底板的加工还包括以下步骤：

在底板的顶面淀积金属或锗，优选为锗。

所述键合方法包括以下键合方法中的一种或多种：铝-锗键合、金属键合、共晶键合、焊料键合、玻璃粉键合、硅-硅直接熔融键合、或其他热压键合方法进行硅晶圆片键合。

所述刻蚀的方法为以下方法中的一种或多种方法：干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀包括：硅的深度反应离子、反应离子、以及气态的二氟化氙刻蚀和氧化硅的反应离子、等离子、以及气态的氟化氢刻蚀。

所述用于湿法刻蚀硅层的刻蚀剂为以下刻蚀剂中的一种或多种的组合：氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、或乙二胺邻苯二酚腐蚀液。

所述用于湿法刻蚀氧化硅层的刻蚀剂为以下刻蚀剂中的一种或多种的组合：氢氟酸以及缓冲氢氟酸。

相对于背景技术中所提到的非薄膜式单空腔和双空腔压力计芯片，本发明的压力计具有以下优点：首先，如图3和4所示，本压力计的压阻检测元件相互连接成一正方框形结构，即已构成惠斯登电桥。正方框形的四个边沿即为四个压阻检测元件并分别沿指定的单晶硅晶向放置，而电流只需要通过两个浓掺杂连接区和两个欧姆接触至外部电路，无需通过额外的浓掺杂连接区或欧姆接触，因而大大减少了寄生电阻，提高了压力计的检测精准度。此外，四个压阻检测元件紧密布置在同一处，对称及匹配性高，有助于减少压力计的零偏移及其温度系数，从而提高了压力计的性能。另一方面，有别于背景技术的压力计芯片只将压阻检测元件置于空腔内，而惠斯登电桥的激励电流必需进出空腔两次，本发明的压力计芯片将整个惠斯登电桥结构完全密封在真空的空腔之中，而激励电流只需进出空腔一次，因此受外界环境的影响较小，而且外部异物也无法接触到惠斯登电桥结构，所以相较背景技术的压力计具有更稳定可靠的压力检测环境。

除上述优点之外，本发明的压力计芯片还支持芯片级封装，并且芯片性能受封装应力的影响较小：本压力计的弹性电引脚将电信号由基板传输至盖板顶面，使芯片结构满足芯片级封装的要求，例如倒装球焊封装。倒装球焊封装相较传统引线键合封装能大幅减小影响芯片性能的寄生耦合以及封装后的压力计体积。此外，电引脚由横截面积较小的导电硅柱与横截面积较大的顶盖组成，呈蘑菇状结构。横截面积较大的顶盖足以容纳金属焊球，使压力计芯片可以通过倒装球焊技术直接与封装管壳表面的基板焊接在一起。横截面积较小的导电硅柱与基板上的金属极板通过欧姆接触相电连接，可以将电信号由基板传输至顶盖，并且导电硅柱收到封装应力作用时会产生形变，起到释放封装应力的作用。因此本压力计的压力检测区域受到封装应力的影响较小，从而提升了检测精度。最后，本发明的压力计芯片制造工艺难度低：压力计芯片的封装盖板虽然有密封空腔和多个相互独立的弹性电引脚结构，但加工过程只需进行一次刻蚀工艺即可形成密封空腔的侧壁及导电硅柱结构。而由导电硅柱和顶盖组成的弹性电引脚则是在完成晶圆级封装后，分割单个芯片的过程中自然形成的，无需增加额外的加工步骤，制造工艺十分简单，不会额外增加制造成本。压力计芯片的基板上设置凹陷部。在制造时省略了减薄基板的步骤。同时，盖板、基板以及底板之间在键合时只需要将基板和盖板进行对准，底板则无需对准，减少了制造工艺的难度，同时降低了制作成本。

附图说明

图1为压力计芯片中第一实施例的三维立体示意图。

图2为沿图1中AA’线剖视的三维立体图。

图3为压力计芯片中第一实施例的基板顶面俯视图。

图4为本发明压力计芯片中压阻检测元件连接成惠斯登电桥示意图。

图5为背景技术的压力计芯片基板顶面俯视图。

图6为背景技术的压力计芯片中压阻检测元件连接成惠斯登电桥示意图。

图7为压力计芯片中第二实施例的三维立体示意图。

图8为沿图7中AA’线剖视的三维立体图。

图9为压力计芯片中第三实施例的三维立体示意图。

图10为沿图11中AA’线剖视的三维立体图。

图11为压力计芯片中第三实施例的盖板版图示意图。

图12为压力计芯片中第三实施例的基板顶部俯视图。

图13为压力计芯片上的弹性电引脚释放封装应力的工作原理示意图。

图14为弹性电引脚释放封装应力的仿真结果。

图15为压力计芯片第一种制造工艺的第一步、第二步示意图。

图16为压力计芯片第一种制造工艺的第三步、第四步示意图。

图17为压力计芯片第一种制造工艺的第五步、第六步示意图。

图18为压力计芯片第一种制造工艺的第七步、第八步示意图。

图19为压力计芯片第一种制造工艺的第九步、第十步示意图。

图20为压力计芯片第一种制造工艺的第十一步示意图。

图21为压力计芯片第一种制造工艺的第十二步示意图。

图22为压力计芯片第一种制造工艺的第十三步示意图。

图23为压力计芯片第二种制造工艺的第一步、第二步示意图。

图24为压力计芯片第二种制造工艺的第三步、第四步示意图。

图25为压力计芯片第二种制造工艺的第五步、第六步示意图。

图26为压力计芯片第二种制造工艺的第七步、第八步示意图。

图27为压力计芯片第二种制造工艺的第九步示意图。

图28为压力计芯片第二种制造工艺的第十步示意图。

图29为压力计芯片第二种制造工艺的第十一步示意图。

图30为压力计芯片第二种制造工艺的第十二步示意图。

图31为压力计芯片第三种制造工艺的第一步、第二步示意图。

图32为压力计芯片第三种制造工艺的第三步、第四步示意图。

图33为压力计芯片第三种制造工艺的第五步、第六步示意图。

图34为压力计芯片第三种制造工艺的第七步、第八步示意图。

图35为压力计芯片第三种制造工艺的第九步、第十步示意图。

图36为压力计芯片第三种制造工艺的第十一步示意图。

图37为压力计芯片第三种制造工艺的第十二步示意图。

图38为压力计芯片第三种制造工艺的第十三步示意图。

图39为压力计芯片第三种制造工艺的第十四步示意图。

图40为压力计芯片制造工艺中对底板的制造工艺示意图。

图41为第一及第二种压力计芯片制造工艺中对盖板的制造工艺的第一步、第二步示意图。

图42为第一及第二种压力计芯片制造工艺中对盖板的制造工艺的第三步示意图。

图43为第三种压力计芯片制造工艺中对盖板的制造工艺的第一步、第二步示意图。

图44为第三种压力计芯片制造工艺中对盖板的制造工艺的第三步、第四步示意图。

盖板1、基板2、底板3、弹性电引脚4、上空腔5、下空腔6、A类掺杂区7、A类浓掺杂区8、B类浓掺杂区9、铝10、锗11、氧化硅12、铝-锗合金13、焊球14、电路板15、金属极板16、浓掺杂连接区17、压阻检测元件18、对准标记19、凹陷部20、器件层21、衬底层22、氧化硅埋层23、欧姆接触24、恒流电源25、寄生电阻26、封装应力27、槽28。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

参照图1、图2，按照本发明提供的一种压力计芯片中的第一实施例。所述压力计芯片基本由单晶硅制成，包括相互连接的盖板1、基板2以及底板3，采用硅结构去除了因为各种不同材料的热胀冷缩系数不同而产生的误差。其中，盖板1上形成有盖板凹陷部20，基板2上形成有基板凹陷部20。当盖板1、基板2以及底板3相互键合后，盖板凹陷部20与基板2之间形成真空密封的上空腔5、基板凹陷部20与底板3之间形成真空密封的下空腔6。在键合过程中，盖板1与基板2之间进行对准，使得上空腔5与下空腔6的投影面相互重叠，底板3则不用对准。

参照图2、图3，在上空腔5之内的基板部分上设置有压阻检测元件18，每个压阻检测元件18的尺寸相同。并沿上空腔5的侧壁设置。此外，压阻检测元件18相互连接形成等边多边形的压阻检测结构。所述等边多边形包括：等边四边形、等边六边形、等边八边形等。在本发明的一优选实施例中：在上空腔5之内的基板部分上设置有四个压阻检测元件18，每个压阻检测元件的尺寸相同，四个压阻检测元件18相互连接成一正方框形的压阻检测结构。正方框形的四个边沿分别沿指定的单晶硅晶向放置。其中包括以下四种方案：

·如果所述基板是设置在{100}晶体平面上的P型硅，所述压阻检测元件设置在<110>晶体方向上。

·如果所述基板是设置在{100}晶体平面上的N型硅，所述压阻检测元件设置在<100>晶体方向上。

·如果所述基板是设置在{110}晶体平面上的P型硅，一组所述压阻检测元件沿<100>晶体方向布置，另一组所述压阻检测元件沿<110>晶体方向布置。

·如果所述基板是设置在{110}晶体平面上的N型硅，一组所述压阻检测元件沿<100>晶体方向布置，另一组所述压阻检测元件沿<110>晶体方向布置。

此外，四个压阻检测元件18相互连接成的正方框形的四个角分别由浓掺杂连接区17带出上空腔5外，并通过欧姆接触24与布置在基板上的金属极板16相电连接。这样减少了寄生电阻。而设置四个压阻检测元件18的优点在于：一方面，四个压阻检测元件18相互连接后直接可以形成惠斯登桥压阻检测电路。另一方面，相较于其他等边多边形，例如等边六边形，在盖板1和基板2上刻蚀出正方形的凹陷部所需的步骤和材料最少。当然，本领域技术人员可以根据需求来选择相应的压阻检测元件18的数量来形成等边多边形的压阻检测结构，并根据该结构来设置与其相匹配的盖板1、基板2以及压阻检测电路。

参照图4，在本实施例中的四个相同的压阻检测元件18分别显示为R₁、R₂、R₃、R₄四个电阻。R₁、R₂、R₃、R₄在上空腔5内已经连接成了如图4所示的惠斯登电桥压阻检测电路，而恒流电源25的激励电流只需要通过两个浓掺杂连接区17(其寄生电阻26为R)和两个欧姆接触24。对比图5、图6所示的背景技术的压力计芯片的压阻检测结构及其惠斯登电桥连接，恒流电源25的激励电流必需通过八个浓掺杂连接区17和八个欧姆接触24，本发明的正方框形压阻检测结构能大大减少寄生电阻，以及由此而产生的寄生电压，因而提高了压力计的性能及稳定性。另外，本发明的正方框形压阻检测结构边长仅为0.15毫米甚至更小，最大限度地减小了压阻检测元件18之间的距离，即四个压阻检测元件紧密布置在同一处，呈高度对称，大大增加了压阻检测元件的尺寸、电阻值以及温度系数方面的匹配度，也最大化地利用了真空密封空腔的面积。同时，正方框形压阻检测结构完全消除了背景技术的压阻检测元件之间额外进出密封空腔的浓掺杂电连接部分。由于本发明的整个压阻检测元件之间的相电连接在真空密封上空腔5内已经实现，因此受外界环境影响较小，而且外部异物也无法接触到压阻检测结构。所以，本发明的压阻检测结构的性能、稳定性和可靠性明显优于背景技术的压阻检测结构。

图7、图8示出了本发明中第二实施例。在本实施例中，基板2由绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator，SOI)结构制成，其中包括器件层21、衬底层22以及二者之间具有电绝缘作用的的氧化硅埋层23。衬底层22底部形成有基板凹陷部，并在与底板3键合后形成真空密封下空腔6。而压阻检测元件18则位于器件层21顶面。在使用绝缘体上硅结构时，每个压阻检测元件18的上下四周均会设置有氧化硅12绝缘层，包括压阻检测元件18的顶端、底端以及侧壁，进而使得本压力计芯片在高达250摄氏度的高温中也可以正常工作。

参照图9、图10示出了本发明中第三种优选实施例。在本实施例中，在盖板1上分割出了多个独立的弹性电引脚4。每个弹性电引脚4相互独立，并分别与基板1上的金属极板16相电连接，进而通过欧姆接触24和浓掺杂连接区17与压阻检测元件18相电连接。为此，在将盖板1和基板2进行键合的时，则需要采用导电的键合材料。优选地，盖板1的键合面上设置有锗11，而在基板2的键合面上的金属极板16为铝10。将盖板1和基板2键合时，铝10和锗11在高温下会形成铝-锗合金13，并同时达到了将盖板1和基板2进行连接和导电的功能。采用铝-锗合金13的键合方式主要优点在于：加温后，铝10和锗11成为熔融状态，能够克服键合面之间的不平整，达到气密的键合效果。同时，铝-锗合金13的电阻率低，还能与单晶硅形成欧姆接触，可以为压力计芯片提供电通路。此外，弹性电引脚4的顶部设置有金属极板16，还可以设置有焊球14。因此，压阻检测元件18检测出的电信号可以通过弹性电引脚4直接传输至盖板顶面，并通过倒装球焊与封装管壳的电极板相电连接，无需再进行引线，大幅减少了封装后的压力计的体积。图11示出了用于第三种优选实施例的盖板1的版图设计，图中空白部分将通过刻蚀工艺形成凹陷20，而未经刻蚀的键合部分则淀积锗11。对应地，图12示出了第三种实施例的基板2的版图设计，图中淀积有金属铝10的部分在进行芯片键合工艺时与盖板1上淀积有锗11的部分键合形成铝-锗合金13并使盖板1与基板2结合为一体。

此外，在压力计封装中，封装管壳13一般采用金属或陶瓷材料，由于跟压力计芯片的硅材料的杨氏模量和热膨胀系数的不匹配，当常规的压力计芯片粘贴到封装管壳13后，由外力或温度变化所产生的封装应力会直接转递到压力计芯片，进而影响压力计的准确性。有别于此，本发明的弹性电引脚4由硅制成，受力时会产生弹性形变，从而释放封装应力。此外，优选地，弹性电引脚4与压阻检测元件18的连接端横截面的面积要不大于弹性电引脚4与电路板15的连接端横截面的面积。如图13所示，由外力或温度变化所产生的封装应力(通过箭头27来表示封装应力的方向)会施加在弹性电引脚4上使其产生形变，随着弹性电引脚4的受力形变，分布在弹性电引脚4上的封装应力27会沿垂直方向逐渐减小，直至基板2表面时大部分封装应力25已被释放，从而避免了压力计芯片的压阻检测区域受封装应力的影响，提升了压力计芯片的测量精准度。图14为压力计芯片受封装应力影响的仿真结果，显示了当本发明的压力计芯片的弹性电引脚4受到250兆帕封装应力时，压力计芯片基板2中心位置所受封装应力的大小。其中横坐标为弹性电引脚4横截面的边长，即弹性电引脚4的粗细；纵坐标为压力计芯片基板2中心封装应力大小。可以看出当弹性电引脚4横截面的边长小于100微米时，弹性电引脚4的形变已经足以释放封装应力，令压力计芯片基板中心的压阻检测区域的封装应力约等于零。本仿真结果说明弹性电引脚4能有效消除封装应力对基板2以及压阻检测元件18的影响，也提升了压力计芯片整体的检测精度。

接下来，是有关本压力计芯片制造工艺的描述。压力计芯片由盖板1、基板2和底板3三部分组成，上下空腔并不打通，这样基板2就没有任何微细、脆弱或可动的机械结构，整个制造流程相对简单，成本亦较低。其中，基板2可以选择由硅晶圆片或绝缘体上硅晶圆片制成，而盖板1则可以选择设有弹性电引脚4。参照图15至图22对本压力计芯片的的第一种制造工艺进行进一步的描述。所述盖板1不设弹性电引脚4，所述基板2之原材料为硅晶圆片，之后再作包括以下的加工步骤：

第一步，在基板硅晶圆片2的顶面及底面生长或淀积一层氧化硅层12。

第二步，在所述基板硅晶圆片2的顶面上涂覆光刻胶，之后按照特定图案对所述顶面进行曝光，并用显影剂将已曝光的光刻胶去除，及将未经曝光的光刻胶烘烤。这样被曝光的图案就会显现出来。再用离子注入技术，并通过能量控制，使离子有足够能量穿越未被光刻胶覆盖的顶面氧化硅层而植入所述基板2里，同时，在被光刻胶覆盖的地方，离子却被挡于光刻胶层当中。这样就可以对所述基板2的顶面进行局部掺杂，形成与所述基板2类型相反的A类掺杂区7，构成压阻检测元件18。其中，如果基板2为P型，则使用N型掺杂离子，例如磷。如果基板2为N型，则使用P型掺杂离子，例如硼。最后将所有光刻胶去除。除了上述离子注入技术之外，亦可以使用杂质高温扩散技术来进行局部掺杂。

第三步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片2的顶面进行局部浓掺杂，形成与所述压阻检测元件18类型相同的A类浓掺杂区8，从而降低该区域的电阻值，构成浓掺杂连接区17。其中，如果基板2为P型，则使用N型掺杂离子，例如磷。如果基板2为N型，则使用P型掺杂离子，例如硼。

第四步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片2的顶面进行局部浓掺杂，形成与所述基板2类型相同的B类浓掺杂区9，从而降低该区域的电阻值，方便形成对基板2的欧姆接触。其中，如果基板2为P型，则使用P型掺杂离子，例如硼。如果基板2为N型，则使用N型掺杂离子，例如磷。

第五步，在所述基板硅晶圆片2的底面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀、对基板2底面的氧化硅层12进行局部刻蚀；之后再利用深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在基板2的底面上刻蚀出凹陷部20。

第六步，利用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀，将所述基板硅晶圆片2的顶面和底面的氧化硅层12去除。

第七步，在所述基板硅晶圆片2的顶面再生长或淀积一层氧化硅层12，并利用高温将各种已引入的掺杂激活。

第八步，在所述基板硅晶圆片2的顶面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀、在所述A类浓掺杂区8和B类浓掺杂区9的对应位置对所述氧化硅层12进行刻蚀，并形成多个深至基板2中A类浓掺杂区8和B类浓掺杂区9的孔。

第九步，在所述孔中及基板硅晶圆片2的顶面淀积金属，所述金属优选为铝10，再利用光刻及金属腐蚀，引出金属电极图案。

第十步，在所述基板硅晶圆片2的底面淀积金属，所述金属优选为铝10。

第十一步，将所述基板硅晶圆片2和预先加工的盖板硅晶圆片1通过对准标记19进行对准。

第十二步，将所述基板硅晶圆片2、盖板硅晶圆片1和底板硅晶圆片3进行键合，形成密封的真空上空腔5和下空腔6。其中的键合技术可以为以下的一种或多种：铝-锗键合、金属键合、共晶键合、焊料键合、玻璃粉键合、硅-硅直接熔融键合、或其他热压键合方法进行硅晶圆片键合。

第十三步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成完整的压力计芯片。

当本发明中的压力计芯片基板采用图7中的绝缘体上硅结构制成时，其制造工艺参照图23至图30对本压力计芯片的第二种制造工艺的描述。所述盖板1不设弹性电引脚。所述基板2之原材料为绝缘体上硅晶圆片，其中包括器件层21、衬底层22以及二者之间的的氧化硅埋层23，之后再作包括以下的加工步骤：

第一步，在基板绝缘体上硅晶圆片2的顶面和底面生长或淀积一层氧化硅层12。

第二步，在所述基板绝缘体上硅晶圆片2的顶面上涂覆光刻胶，之后按照特定图案对所述顶面进行曝光，并用显影剂将已曝光的光刻胶去除，及将未经曝光的光刻胶烘烤。这样被曝光的图案就会显现出来。再用离子注入技术，并通过能量控制，使离子有足够能量穿越未被光刻胶覆盖的顶面氧化硅层而植入所述基板2里，同时，在被光刻胶覆盖的地方，离子却被挡于光刻胶层当中。这样就可以对所述基板2顶面的器件层21进行局部浓掺杂，形成与所述器件层21类型相同的A类浓掺杂区8，从而降低该区域的电阻值，构成浓掺杂连接区17。其中，如果器件层21为P型，则使用P型掺杂离子，例如硼。如果器件层21为N型，则使用N型掺杂离子，例如磷。最后将所有光刻胶去除。除了上述离子注入技术之外，亦可以使用杂质高温扩散技术来进行局部浓掺杂。

第三步，在所述基板绝缘体上硅晶圆片2的顶面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀、对顶面氧化硅层12进行局部刻蚀，从而在顶面形成多个深至器件层21的槽28；之后，利用深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，进一步将槽28中的硅器件层21上刻蚀出深至氧化硅埋层23的凹槽，构成压阻检测元件18。

第四步，在所述基板绝缘体上硅晶圆片2的底面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀对基板2底面的氧化硅层12进行局部刻蚀；之后再利用深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在基板2底面的衬底层22上刻蚀出凹陷部20。

第五步，利用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀，将所述基板硅绝缘体上硅晶圆片2的顶面和底面的氧化硅去除。

第六步，利用高温氧化或化学气相淀积法在所述基板绝缘体上硅晶圆片2的顶面以及所述槽28中生长或淀积一层氧化硅层，并利用高温将已引入的A类浓掺杂激活。至此，所述压阻检测元件18上下四周各方均被氧化硅绝缘层包裹。

第七步，在所述基板绝缘体上硅晶圆片2的顶面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀、在所述A类浓掺杂区8的对应位置对所述氧化硅层12进行刻蚀，并形成多个深至所述器件层21中A类浓掺杂区8的孔。

第八步，在所述孔中及基板硅晶圆片2的顶面淀积金属，所述金属优选为铝10，再利用光刻及金属腐蚀，引出金属电极图案。

第九步，在所述基板硅晶圆片2的底面淀积金属，所述金属优选为铝10。

第十步，将所述基板硅晶圆片2和预先加工的盖板硅晶圆片1通过对准标记19进行对准。

第十一步，将所述基板硅晶圆片2、盖板硅晶圆片1和底板硅晶圆片3进行键合，形成密封的真空上空腔5和下空腔6。其中的键合技术可以为以下的一种或多种：铝-锗键合、金属键合、共晶键合、焊料键合、玻璃粉键合、硅-硅直接熔融键合、或其他热压键合方法进行硅晶圆片键合。

第十二步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成完整的压力计芯片。

在上述第一种和第二种制造工艺中还包括了对于盖板硅晶圆片1的预加工，参照图41至图42，其加工步骤包括：

第一步，对盖板1的顶面进行光刻，之后再利用反应离子、深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在盖板1的顶面上形成对准标记19。

第二步，对所述盖板1的底面进行光刻，之后再利用深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在盖板1的底面上刻蚀出凹陷部20。

第三步，在所述盖板1的底面上淀积金属或锗11，优选为锗11。

当本发明中的压力计芯片采用图9中具有弹性电引脚的优选结构时，其制造工艺参照图31至图39对本压力计芯片的第三种制造工艺的描述。所述盖板1设有弹性电引脚。所述基板2之原材料为硅晶圆片，之后再作包括以下的加工步骤：

第一步，在基板硅晶圆片2的顶面及底面生长或淀积一层氧化硅层12。

第二步，在所述基板硅晶圆片2的顶面上涂覆光刻胶，之后按照特定图案对所述顶面进行曝光，并用显影剂将已曝光的光刻胶去除，及将未经曝光的光刻胶烘烤。这样被曝光的图案就会显现出来。再用离子注入技术，并通过能量控制，使离子有足够能量穿越未被光刻胶覆盖的顶面氧化硅层而植入所述基板2里，同时，在被光刻胶覆盖的地方，离子却被挡于光刻胶层当中。这样就可以对所述基板2的顶面进行局部掺杂，形成与所述基板2类型相反的A类掺杂区7，构成压阻检测元件18。其中，如果基板2为P型，则使用N型掺杂离子，例如磷。如果基板2为N型，则使用P型掺杂离子，例如硼。最后将所有光刻胶去除。除了上述离子注入技术之外，亦可以使用杂质高温扩散技术来进行局部掺杂。

第三步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片2的顶面进行局部浓掺杂，形成与所述压阻检测元件18类型相同的A类浓掺杂区8，从而降低该区域的电阻值，构成浓掺杂连接区17。其中，如果基板2为P型，则使用N型掺杂离子，例如磷。如果基板2为N型，则使用P型掺杂离子，例如硼。

第四步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片2的顶面进行局部浓掺杂，形成与所述基板2类型相同的B类浓掺杂区9，从而降低该区域的电阻值，方便形成对基板2的欧姆接触。其中，如果基板2为P型，则使用P型掺杂离子，例如硼。如果基板2为N型，则使用N型掺杂离子，例如磷。

第五步，在所述基板硅晶圆片2的底面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀、对基板2底面的氧化硅层12进行局部刻蚀；之后再利用深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在基板2的底面上刻蚀出凹陷部20。

第六步，利用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀，将所述基板硅晶圆片2的顶面和底面的氧化硅层12去除。

第七步，在所述基板硅晶圆片2的顶面再生长或淀积一层氧化硅层12，并利用高温将各种已引入的掺杂激活。

第八步，在所述基板硅晶圆片2的顶面进行光刻，再用反应离子或等离子干法刻蚀、或氢氟酸腐蚀、在所述A类浓掺杂区8和B类浓掺杂区9的对应位置对所述氧化硅层12进行刻蚀，并形成多个深至基板2中A类浓掺杂区8和B类浓掺杂区9的孔。

第九步，在所述孔中及基板硅晶圆片2的顶面淀积金属，所述金属优选为铝10，再利用光刻及金属腐蚀，引出金属电极图案。

第十步，在所述基板硅晶圆片2的底面淀积金属，所述金属优选为铝10。

第十一步，将所述基板硅晶圆片2和预先加工的盖板硅晶圆片1通过对准标记19进行对准。

第十二步，将所述基板硅晶圆片2、盖板硅晶圆片1和底板硅晶圆片3进行键合，形成密封的真空上空腔5和下空腔6。其中的键合技术可以为以下的一种或多种：铝-锗键合、金属键合、共晶键合、焊料键合、玻璃粉键合、硅-硅直接熔融键合、或其他热压键合方法进行硅晶圆片键合。

第十三步，在所述已键合的盖板层顶部形成焊球14。

第十四步，通过划片，将所述已键合的盖板硅晶圆片分割，形成具有弹性电引脚4的压力计芯片。

对图9中具有弹性电引脚的优选结构的制造工艺中还包括了对于盖板硅晶圆片1的预加工，参照图43至图44，其加工步骤包括：

第一步，对盖板硅晶圆片1的顶面进行光刻，之后再利用反应离子、深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在盖板1的顶面上形成对准标记19。

第二步，对所述盖板硅晶圆片1的底面进行光刻，之后再利用深度反应离子刻蚀或其他干法或湿法刻蚀，在盖板1的底面上按照图11所显示的图形刻蚀出凹陷部20。

第三步，在所述盖板硅晶圆片1的顶面上淀积金属，

第四步，在所述盖板硅晶圆片1的底面上淀积金属或锗，优选为锗11。

对上述所有实施例的制造工艺中还包括了对于底板硅晶圆片3的预加工，参照图40，其加工步骤为：在底板硅晶圆片3的顶面淀积金属或锗11，优选为锗11。

其中，所述刻蚀的方法为以下方法中的一种或多种方法：干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀包括：硅的深度反应离子、反应离子、以及气态的二氟化氙刻蚀和氧化硅的反应离子、等离子、以及气态的氟化氢刻蚀。

所述用于湿法刻蚀硅层的刻蚀剂为以下刻蚀剂中的一种或多种的组合：氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、或乙二胺邻苯二酚腐蚀液。

所述用于湿法刻蚀氧化硅层的刻蚀剂为氢氟酸或缓冲氢氟酸。

本发明的压力计芯片采用了将压阻检测元件18沿空腔的四个边沿设置，形成正方框形结构直接构成了惠斯登电桥的结构，消除了额外的浓掺杂连接区和欧姆接触，大大减少了寄生电阻，增加了检测精度。另一方面，本发明优化了四个压阻检测元件18的分布结构，能更有效地利用空腔中的空间，四个压阻检测元件紧密布置在同一处，大大增加了彼此的匹配性，有助于减少压力计零偏移及其温度系数。此外，整个压阻检测结构设置在真空的空腔中，惠斯登电桥的激励电流只需要进出空腔一次，减少了外界环境因素和异物对本压力计芯片的影响，也增强了本压力计的可靠性和检测精准度。另外，在制作工艺方面，通过在基板2上设置凹陷部20,使得在盖板1、基板2、底板3在键合过程中只需要将盖板和基板进行对准，底板则不用对准。相较于之前的双空腔结构，本发明的结构对于对准的精度要求更简单，因而降低了制作成本。此外，在本发明的优选实施例中，盖板1被分割出多个独立的弹性电引脚4。弹性电引脚4利用了硅的导电特性，能够直接将压阻检测元件18的电信号传输到盖板1顶部，使得先进的芯片封装技术例如倒装球焊封装成为可能，以致本发明的压力计的体积有潜力远小于常规的MEMS压力计。与此同时，在封装过程中，弹性电引脚4又可以通过形变来释放绝大部分的封装应力，减少了封装应力对压阻检测元件18的影响，使得压力计芯片的检测精准度得以进一步提高。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (23)

1.一种压力计芯片，包括相互键合的盖板、基板以及底板；其特征在于：所述盖板底面形成有凹陷部，所述盖板凹陷部与所述基板相键合后形成一密封的上空腔；所述基板底面形成有凹陷部，所述基板凹陷部与所述底板相键合后形成一密封的下空腔；所述上空腔与所述下空腔的投影面相互重叠；在所述投影面内的所述基板上设置有多个压阻检测元件，所述压阻检测元件相互连接形成等边多边形压阻检测结构，其中，所述等边多边形中的每个边为一个所述压阻检测元件。

2.如权利要求1所述的压力计芯片，其特征在于：所述压阻检测元件沿所述上空腔和所述下空腔之间相重叠的投影面的侧壁设置。

3.如权利要求1所述的压力计芯片，其特征在于：所述压阻检测结构包括四个所述压阻检测元件，所述压阻检测元件相互连接成一正方框形，其中，正方框形中的每个边为一个所述压阻检测元件。

4.如权利要求3所述的压力计芯片，其特征在于：所述压阻检测元件相互之间以惠斯登电桥方式相电连接。

5.如权利要求3所述的压力计芯片，其特征在于：所述基板是设置在{100}晶体平面上的P型硅，所述压阻检测元件设置在<110>晶体方向上。

6.如权利要求3所述的压力计芯片，其特征在于：所述基板是设置在{100}晶体平面上的N型硅，所述压阻检测元件设置在<100>晶体方向上。

7.如权利要求3所述的压力计芯片，其特征在于：所述基板是设置在{110}晶体平面上的P型硅，一组所述压阻检测元件沿<100>晶体方向布置，另一组所述压阻检测元件沿<110>晶体方向布置。

8.如权利要求3所述的压力计芯片，其特征在于：所述基板是设置在{110}晶体平面上的N型硅，一组所述压阻检测元件沿<100>晶体方向布置，另一组所述压阻检测元件沿<110>晶体方向布置。

9.如权利要求1所述的压力计芯片，其特征在于：所述盖板通过划片分割出多个相互绝缘的弹性电引脚，所述弹性电引脚与所述基板上的所述压阻检测结构通过欧姆接触相电连接。

10.如权利要求9所述的压力计芯片，其特征在于：所述弹性电引脚与所述压阻检测结构相连接的一端的横截面积不大于另一端的横截面积。

11.如权利要求9所述的压力计芯片，其特征在于：所述弹性电引脚的一端设置有金属焊球。

12.如权利要求1所述的压力计芯片，其特征在于：所述压力计芯片基板为绝缘体上硅结构，包括器件层、衬底层以及设置在所述器件层与所述衬底层之间的氧化硅埋层；所述压阻检测元件设置于所述器件层中。

13.如权利要求12所述的压力计芯片，其特征在于：所述压阻检测元件的顶端、底端及侧壁均形成有氧化硅隔离层。

14.一种压力计芯片的制造工艺，其特征在于：所述制造工艺包括以下步骤：

第一步，在基板硅晶圆片的顶面及底面生长或淀积一层氧化硅层；

第二步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的压阻检测区域；

第三步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的高导电区域；

第四步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成与所述基板硅晶圆片掺杂类型相同的高导电区域；

第五步，通过光刻和刻蚀，在所述基板硅晶圆片的底面形成凹陷部；

第六步，通过刻蚀，将所述基板硅晶圆片的顶面和底面的氧化硅层去除；

第七步，在所述基板硅晶圆片的顶面再生长或淀积一层氧化硅层，并将所述已引入的各种掺杂激活；

第八步，通过光刻和刻蚀，在所述高导电区域的顶面氧化硅层刻蚀出多个深至所述浓掺杂区的孔；

第九步，在所述基板硅晶圆片的顶面包括所述深至浓掺杂区的孔内淀积金属，并通过光刻和刻蚀，形成键合区域和引出电极；

第十步，在所述基板硅晶圆片的底面淀积金属；

第十一步，将底面预先加工有凹陷部和淀积有金属或锗的盖板硅晶圆片与所述已加工的基板硅晶圆片以及顶面预先淀积有金属或锗的底板硅晶圆片进行对准；

第十二步，将所述已对准的盖板、基板以及底板硅晶圆片进行键合；

第十三步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成压力计芯片。

15.一种压力计芯片的制造工艺，其特征在于：基板原材料为绝缘体上硅晶圆片，包括器件层、衬底层以及在所述器件层和衬底层之间的氧化硅埋层，所述制造工艺包括以下步骤：

第一步，在所述器件层的顶面及衬底层的底面生长或淀积一层氧化硅层；

第二步，通过光刻及离子注入，对所述器件层的顶面进行局部浓掺杂，形成多个与所述器件层掺杂类型相同的高导电区域；

第三步，通过光刻以及刻蚀，在所述器件层刻蚀出多个深至所述氧化硅埋层的槽，形成多个压阻检测元件；

第四步，通过光刻和刻蚀，在所述衬底层的底部刻蚀出凹陷部；

第五步，通过刻蚀，将所述器件层的顶面及衬底层的底面的氧化硅层去除；

第六步，在所述器件层的顶面及所述槽内生长或淀积一层氧化硅层，并将所述高导电区域的浓掺杂激活；

第七步，通过光刻和刻蚀，在所述高导电区域的顶面氧化硅层刻蚀出多个深至所述浓掺杂区的孔；

第八步，在所述器件层的顶面包括所述深至浓掺杂区的孔内淀积金属，并通过光刻和刻蚀，形成键合区域和引出电极；

第九步，在所述衬底层的底面淀积金属；

第十步，将底面预先加工有凹陷部和淀积有金属或锗的盖板硅晶圆片与所述已加工的基板硅晶圆片以及顶面预先淀积有金属或锗的底板硅晶圆片进行对准；

第十一步，将所述已对准的盖板、基板以及底板硅晶圆片进行键合；

第十二步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成压力计芯片。

16.一种压力计芯片的制造工艺，其特征在于：所述压力计芯片形成有弹性电引脚结构，所述制造工艺包括以下步骤：

第一步，在基板硅晶圆片的顶面及底面生长或淀积一层氧化硅层；

第二步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的压阻检测区域；

第三步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成多个与所述硅晶圆片掺杂类型相反的高导电区域；

第四步，通过光刻及离子注入，对所述基板硅晶圆片的顶面进行局部浓掺杂；形成与所述基板硅晶圆片掺杂类型相同的高导电区域；

第五步，通过光刻和刻蚀，在所述基板硅晶圆片的底面形成凹陷部；

第六步，通过刻蚀，将所述基板硅晶圆片的顶面和底面的氧化硅层去除；

第七步，在所述基板硅晶圆片的顶面再生长或淀积一层氧化硅层，并将所述已引入的各种掺杂激活；

第八步，通过光刻和刻蚀，在所述高导电区域的顶面氧化硅层刻蚀出多个深至所述浓掺杂区的孔；

第九步，在所述基板硅晶圆片的顶面包括所述深至浓掺杂区的孔内淀积金属，并通过光刻和刻蚀，形成键合区域和引出电极；

第十步，在所述基板硅晶圆片的底面淀积金属；

第十一步，将底面预先加工有凹陷部和淀积有金属或锗的盖板硅晶圆片与所述已加工的基板硅晶圆片以及顶面预先淀积有金属或锗的底板硅晶圆片进行对准；

第十二步，将所述已对准的盖板、基板以及底板硅晶圆片进行键合；

第十三步，在所述已键合的盖板层顶部形成焊球；

第十四步，通过划片，将所述已键合的硅晶圆片分割，形成具有弹性电引脚的压力计芯片。

17.如权利要求14或15所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于：对所述盖板的加工还包括以下步骤：

第一步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的顶面形成对准标记；

第二步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的底面形成凹陷部；

第三步，在所述盖板的底面淀积金属或锗。

18.如权利要求16所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于：对所述盖板的加工还包括以下步骤：

第一步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的顶面形成对准标记；

第二步，通过光刻和刻蚀，在所述盖板的底面形成凹陷部；

第三步，在所述盖板的顶面淀积金属；

第四步，在所述盖板的底面淀积金属或锗。

19.如权利要求14至16中任一权利要求所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于，对所述底板的加工还包括以下步骤：

在底板的顶面淀积金属或锗。

20.如权利要求14至16中任一权力要求所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于：所述键合方法包括以下键合方法中的一种或多种：铝-锗键合、金属键合、共晶键合、焊料键合、玻璃粉键合、硅-硅直接熔融键合、或热压键合方法进行硅晶圆片键合。

21.如权利要求14至16中任一权力要求所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于：所述刻蚀的方法为以下方法中的一种或多种方法：干法刻蚀或湿法刻蚀，所述干法刻蚀包括：硅的深度反应离子、反应离子、以及气态的二氟化氙刻蚀和氧化硅的反应离子、等离子、以及气态的氟化氢刻蚀。

22.如权利要求14至16中任一权力要求所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于：所述用于湿法刻蚀硅层的刻蚀剂为以下刻蚀剂中的一种或多种的组合：氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、或乙二胺邻苯二酚腐蚀液。

23.如权利要求14至16中任一权力要求所述的压力计芯片的制造工艺，其特征在于：所述用于湿法刻蚀氧化硅层的刻蚀剂为以下刻蚀剂中的一种或多种的组合：氢氟酸以及缓冲氢氟酸。

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