CN114061823A - 一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列及其制备方法。现有的压力传感器芯片存在线性度和灵敏度低以及温度补偿困难的问题。本发明涉及压阻式压力传感器的单片微加工制备与阵列集成。该压力传感器阵列主要由分布在四个桥臂上的压力传感器芯片构成。通过将两个灵敏度和测压范围不同的压力传感器芯片进行串联，可以在增大测压范围和灵敏度的同时保持良好的线性度。通过将两个灵敏度和测压范围相同的压力传感器串联支路进行并联，并使其中一个支路的压力传感器硅膜受压，另一支路的压力传感器的硅膜不受压，可以实现温度漂移的自补偿功能。
Description
技术领域
本发明属于MEMS压力传感器技术领域，具体涉及一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列及其制备方法，该器件是通过MEMS微加工技术在SOI(绝缘体上的硅)衬底上实现压力传感器芯片的制备，并通过将多个不同灵敏度的芯片连接成阵列结构实现温度自补偿和高灵敏度测量的。
背景技术
随着MEMS制造技术的发展，微型压力传感器发展迅速，其在航空航天、工业制造、智慧医疗等多种工业领域都起到了重要的作用。在海洋工程领域，压力传感器通常被应用在高压(MPa级)、高温和潮湿的环境中。然而，常见的压阻式压力传感器由于存在一些目前硅基制造工艺所造成的内部缺点，例如温漂现象、高压下的线性度和灵敏度不足、高温高湿环境下的稳定性问题，极大地限制了其在海洋工程领域的应用。
为了提高压力传感器的性能，许多研究聚焦在了对压阻式压力传感器结构、工艺、封装上的优化。例如，Nag等人在压敏薄膜上设计了臂梁结构来提高传感器的灵敏度(Ahigh sensitive graphene piezoresistive MEMS pressure sensor by integration ofrod beams in silicon diaphragm for low pressure measurement application)；Sheeparamatti等人基于绝缘体上多晶硅和绝缘体上非晶硅技术设计了两款压力传感器来提高其性能(Fabrication and characterization of polysilicon-on-insulator(PolySOI)and a-SOI based micro piezoresistive pressure sensor for harshenvironment applications)；Yozo等人从有限元分析的角度提出了压阻式压力传感器的结构优化方案(Optimum design considerations for silicon piezoresistivepressure sensors)。此外，研究人员提出了两种用于对传感器进行温度补偿的方法：使用热敏电阻等模拟温补电路和使用前端电路与系统软件结合的数字式温度补偿系统。比较而言，模拟电路设计难度较高，且稳定性较数字式补偿方法而言略低，因此目前大多采用数字式温度补偿系统对传感器的温漂进行补偿。而在数字式补偿系统中，有许多研究采用了神经网络方法，对传感器的温度数据、输出电压数据、压力数据等进行处理。然而，基于神经网络的补偿系统虽然精确度很高，但是其训练时间长，对数据量要求大，不适合部署在如海洋工程的应用条件下。因此，我们提出了一种基于温度自补偿高灵敏度压力传感器阵列，减少了补偿系统的成本，同时提高了灵敏度和线性度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷，使用多个压力传感器芯片组成全桥阵列结构。通过将受压区两个桥臂上具有不同灵敏度的两个压力传感器芯片进行串联来提高压力传感器阵列的灵敏度和线性度；通过将受压区和非受压区的两对相同规格的压力传感器芯片进行并联来实现温度自补偿功能。
第一方面，本发明提供一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其包括共同置于受压区的第一压力传感器芯片、第二压力传感器芯片、第三压力传感器芯片和第四压力传感器芯片。第一压力传感器芯片和第二压力传感器芯片串联在一起后置于受压区，形成第一串联支路；第三压力传感器芯片和第四压力传感器芯片串联在一起后也置于受压区，形成第二串联支路。第一串联支路与第二串联支路一端连接在一起，另一端作为压力信号输出接口。第一压力传感器芯片与第三压力传感器芯片的性能参数相同；第二压力传感器芯片与第四压力传感器芯片的性能参数相同。第一压力传感器芯片与第二压力传感器芯片的灵敏度和测压范围不同。所述的第三压力传感器芯片和第四压力传感器芯片压力检测部损坏，压力变化时输出信号不变。
作为优选，所述的压力传感器芯片采用压阻式压力传感器。
作为优选，所述的压阻式压力传感器包括硅膜，以及在硅膜上通过低浓度硼离子注入形成的四个压阻。四个压阻连成惠斯通电桥结构，并通过四个焊盘引出电压输入接口和电压信号输出接口。四个压阻分布在硅膜的应力最大处。
作为优选，所述的压阻式压力传感器还包括玻璃。所述的硅膜为一块SOI硅片；玻璃与SOI硅片的底层硅通过阳极键合的方式连接在一起。SOI硅片中设有真空腔室；真空腔室由SOI硅片的底层硅、埋氧层的内侧壁，以及SOI硅片的顶层硅与玻璃的相对侧面合围形成。玻璃和顶层硅之间设置有质量块。
作为优选，硅膜上设有覆盖四个压阻的绝缘层。连接四个压阻的导线位于绝缘层中。
作为优选，所述的第三压力传感器芯片和第四压力传感器芯片上开设有通孔。
作为优选，第一压力传感器芯片的测压范围为0～5MPa；第二压力传感器芯片的测压范围为0～10MPa。
第二方面，本发明提供前述压力传感器阵列的制备方法，其步骤如下：
S1：采用SOI硅片作为衬底，利用包括光刻、离子注入、等离子体增强化学气相沉积、反应离子刻蚀、蒸发沉积、湿法腐蚀、深硅刻蚀和阳极键合在内的微加工工艺，形成四个压阻、四个焊盘、导线、绝缘层、硅膜和真空腔室，得到压力传感器芯片；
S2：采用金属引线将四个步骤S1制得的压力传感器芯片连接成一个电桥结构，并将其封装到受压区。
作为优选，步骤S1的具体过程如下：
1)取SOI硅片作为衬底。
2)在SOI硅片的正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成对准标记和硼离子注入窗口。
3)在SOI硅片的硼离子注入窗口注入硼离子，形成轻掺杂的四个压阻结构。
4)在对准标记以外的区域覆盖一层聚酰亚胺薄膜并进行深硅刻蚀，将光刻胶上的对准标记转移到SOI硅片上。
5)在SOI硅片正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成二次硼离子注入窗口。
6)在SOI硅片上注入硼离子，形成重掺杂的欧姆接触点。
7)在SOI硅片正面沉积一层介质薄膜作为下绝缘层。
8)在SOI硅片正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成介质薄膜的刻蚀窗口。
9)刻蚀下绝缘层的介质薄膜，暴露出欧姆接触点。
10)蒸发沉积一层金属铝作为导电金属层。
11)在SOI硅片正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成湿法腐蚀铝的掩模。
12)采用湿法腐蚀导电金属层，形成压阻的导线和焊盘。
13)在SOI硅片的正面沉积一层介质薄膜作为上绝缘层。
14)旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成上绝缘层的刻蚀窗口。
15)刻蚀上绝缘层，暴露出焊盘的导电窗口。
16)在SOI硅片背面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，暴露出深硅刻蚀区域。
17)使用RIE和深硅刻蚀在SOI硅片的背面先后清除氮化硅层和底层硅的中心部分，形成真空腔。
18)使用RIE刻蚀SOI硅片背面的氧化层以及埋氧层，暴露出底层硅和真空腔内的顶层硅。
19)对底层硅表面进行抛光后，进行背面硅-玻璃阳极键合。
切割晶圆，释放单个的压力传感器芯片。
作为优选，步骤S2的具体过程如下：
1)使用金属引线将四个压力传感器芯片的Vin+端连接在一起，并接上直流恒压源的正极，将四个压力传感器芯片的Vin-端连接在一起，并接上直流恒压源的负极，将第一压力传感器芯片的Vo+端与第二压力传感器芯片的Vo-端连接在一起，将第三压力传感器芯片的Vo+端与第四压力传感器芯片的Vo-端连接在一起。
2)将第一压力传感器芯片的Vo-端与第三压力传感器芯片的Vo-端连接在一起，并将第二压力传感器芯片的Vo+端、第四压力传感器芯片的Vo+端分别引出，作为传感器阵列的输出接口；
或将第二压力传感器芯片的Vo+端与第四压力传感器芯片的Vo+端连接在一起，将第一压力传感器芯片的Vo-端、第三压力传感器芯片的Vo-端分别引出，作为传感器阵列的输出接口。
3)在第三压力传感器芯片和第四压力传感器芯片上的硅膜上开孔。
4)将四个压力传感器芯片封装到受压腔室内部，使得四个压力传感器的环境温度保持一致。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过将两个灵敏度和测压范围不同的压力传感器芯片进行串联，同时利用一个质量块对硅膜的应变进行限制，可以在增大压力测量范围和灵敏度的同时保持良好的线性度和抗冲击能力。
2、本发明通过将两个灵敏度和测压范围相同的压力传感器串联支路进行并联，并使其中一个支路的压力传感器硅膜受压，另一支路的压力传感器的硅膜不受压，可以实现温度漂移的自补偿功能。
附图说明
图1为本发明的压力传感器阵列示意图；
图2为本发明中单个压阻式压力传感器芯片的正面结构示意图；
图3为本发明中单个压阻式压力传感器芯片的侧面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，包括基板、以及分布在四个桥臂上的第一压力传感器芯片1、第二压力传感器芯片2、第三压力传感器芯片3、第四压力传感器芯片4。其中，第一压力传感器芯片1和第二压力传感器芯片2串联在一起后置于受压区，形成第一串联支路；第三压力传感器芯片3和第四压力传感器芯片4串联在一起后也置于受压区，形成第二串联支路。第一串联支路与第二串联支路通过并联的方式连接在一起。第一串联支路和第二串联支路的一端直接相连，另一端作为高灵敏度压力传感器阵列的两个电压输出端。
具体的，四个压力传感器芯片的Vin+端10连接在一起，并连接至直流恒压源的正极。四个压力传感器芯片的Vin-端11连接在一起，并连接至直流恒压源的负极。第一压力传感器芯片1的Vo+端12接第二压力传感器芯片2的Vo-端13。第三压力传感器芯片3的Vo+端12接第四压力传感器芯片4的Vo-端13。第一压力传感器芯片1的Vo-端13接第三压力传感器芯片3的Vo-端13。第二压力传感器芯片2的Vo+端12和第四压力传感器芯片4的Vo+端12通过金属引线5引出，分别作为传感器阵列的正向输出端和负向输出端。
第一压力传感器芯片1与第三压力传感器芯片3的设计性能参数相同；第二压力传感器芯片2与第四压力传感器芯片4的设计性能参数相同。第一压力传感器芯片1与第二压力传感器芯片2的灵敏度和测压范围不同；在本实施例中，第一压力传感器芯片1的测压范围为0～5MPa；第二压力传感器芯片2的测压范围为0～10MPa。
第三压力传感器芯片3和第四压力传感器芯片4上开设有使得真空腔室与外部环境连通的通孔；本实施例中具体为在硅膜或玻璃上开设有通孔，使得其受压时硅膜不发生形变，进而使得输出信号不会因为压力变化而变化。
四个压力传感器芯片通过金属引线5连接成一个全桥阵列。当向压力传感器阵列施加压力时，具有不同灵敏度的第一压力传感器芯片1与第二压力传感器芯片2的输出值相互叠加，使得压力传感器阵列的总电压输出和灵敏度增大。同时，由于第一压力传感器芯片1与第二压力传感器芯片2具有不同的测压范围和灵敏度，使得总的压力测量灵敏度和线性度提高。此外，当环境温度变化时，两个串联支路的压力传感器由于具有相同的性能参数，其产生的温漂几乎一致，故两个串联支路的温漂经过并联后相互抵消。又由于第三压力传感器芯片3和第四压力传感器芯片4的硅膜/玻璃存在通孔，硅膜在受压时因不发生应变而无电压变化。因此，两个串联支路在并联后，温漂相互抵消，而因应变产生的电压输出却不受影响。
如图2所示，四个压力传感器芯片的结构相同，均包括玻璃17、硅膜15，以及在硅膜15上进行低浓度硼离子注入形成的第一压阻6、第二压阻7、第三压阻8和第四压阻9。四个压阻通过四个焊盘和导线14形成惠斯通电桥结构；四个焊盘分别为压力传感器芯片的Vin+端10、Vin-端11、Vo+端12、Vo-端13；其中，Vin+端10和Vin-端11为电压输入端，Vo+端12和Vo-端13为电压信号输出端。四个压阻分布在硅膜15的应力最大区域；其中，第一压阻6和第四压阻9分别位于在硅膜15应力最大区域的两侧边缘；第二压阻7和第三压阻8对称且间隔设置在硅膜15应力最大区域的中心位置。
如图3所示，硅膜15为一块SOI；玻璃17采用Pyrex 7740玻璃。玻璃17与硅膜15的底层硅18贴合。SOI中设有真空腔室16；真空腔室16由底层硅18，埋氧层19的内侧壁，以及顶层硅20与玻璃17的相对侧面合围形成。真空腔室16内的质量块21位于玻璃17和顶层硅20之间，起到过压保护硅膜15的作用。硼离子注入区域22位于SOI的顶层硅20表面，其上覆盖有上绝缘层25和下绝缘层23。硼离子注入区域22上形成的四个压阻通过导线14连接成惠斯通电桥结构。当第一压力传感器芯片1与第二压力传感器芯片2受压时，硅膜15内外因存在压差而发生应变，从而使得电桥失去平衡而输出电压。当第三压力传感器芯片3和第四压力传感器芯片4受压时，硅膜15内外因存在通孔而不发生应变，从而使得电桥保持平衡而输出为零。
实施例1
一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列的制备方法的具体步骤如下：
S1：采用SOI作为衬底，利用包括光刻，离子注入，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，反应离子刻蚀(RIE)，蒸发沉积，湿法腐蚀，深硅刻蚀，阳极键合在内的微加工工艺，形成四个压阻、四个焊盘、导线14、下绝缘层23、上绝缘层25、硅膜15和真空腔室16结构，得到压力传感器芯片。
步骤S1的具体过程如下：
20)使用SOI硅片作为衬底，将SOI分别在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗5分钟、用氮气吹干后在180摄氏度热板上烘烤15分钟。
21)在SOI正面旋涂一层3微米厚的正性光刻胶并进行光刻图形化，形成对准标记和硼离子注入窗口。
22)采用离子注入机在SOI的硼离子注入窗口注入浓度为4×1014cm-2的硼离子，形成轻掺杂的四个压阻结构。
23)在对准标记以外的区域覆盖一层聚酰亚胺薄膜并进行深硅刻蚀，将光刻胶上的对准标记转移到SOI上。
24)在SOI正面旋涂一层3微米厚的正性光刻胶并进行光刻图形化，形成二次硼离子注入窗口。
25)采用离子注入机在SOI上注入浓度为2×1015cm-2的硼离子，形成重掺杂的欧姆接触点。
26)使用低压化学气相沉积(LPCVD)系统沉积一层0.5微米厚度的氮化硅作为下绝缘层23。
27)在SOI正面旋涂一层3微米厚的正性光刻胶并进行光刻图形化，形成氮化硅刻蚀窗口。
28)采用反应离子刻蚀(RIE)系统刻蚀氮化硅，深度为0.5微米，暴露出欧姆接触点。
29)蒸发沉积一层800纳米厚的金属铝作为导电金属层。
30)在SOI正面旋涂一层3微米厚的正性光刻胶并进行光刻图形化，形成湿法腐蚀铝的掩模。
31)采用湿法腐蚀铝金属层，形成压阻的金属互连线和焊盘。
32)使用低压化学气相沉积(LPCVD)系统沉积一层0.5微米厚度的氮化硅作为上绝缘层25。
33)旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成上绝缘层的刻蚀窗口。
34)RIE刻蚀上绝缘层，暴露出铝焊盘的导电窗口。
35)在SOI背面旋涂一层3微米厚的正性光刻胶并进行双面对准光刻图形化，暴露出深硅刻蚀区域。
36)接着，使用RIE和深硅刻蚀(DRIE)在SOI的背面先后清除氮化硅层和底层硅的中心部分，形成真空腔。
37)使用RIE刻蚀SOI背面的氧化层以及埋氧层，暴露出底层硅和真空腔内的顶层硅。
38)对底层硅表面进行抛光后，进行背面硅-玻璃阳极键合，键合温度为300℃，电压1600V，电流20mA，压力1600N，时间20min。
39)机械切割晶圆，释放单个的压力传感器芯片。
S2：采用金属引线5将四个步骤S1得到的压力传感器芯片连接成一个电桥结构，并将其封装到受压区。
步骤S2的具体过程如下：
5)使用金属引线5将四个压力传感器芯片的Vin+端10连接在一起，然后接上直流恒压源的正极。
6)使用金属引线5将四个压力传感器芯片的Vin-端11连接在一起，然后接上直流恒压源的负极。
7)使用金属引线5将第一压力传感器芯片1的Vo+端12和第二压力传感器芯片2的Vo-端13连接在一起。
8)使用金属引线5将第三压力传感器芯片3的Vo+端12和第四压力传感器芯片4的Vo-端13连接在一起。
9)使用金属引线5将第一压力传感器芯片1的Vo-端13和第三压力传感器芯片3的Vo-端13连接在一起。
10)使用金属引线5将第二压力传感器芯片2的Vo+端12连接到传感器阵列的正向输出端。
11)使用金属引线5将第四压力传感器芯片4的Vo+端12连接到传感器阵列的负向输出端。
12)在第三压力传感器芯片3和第四压力传感器芯片4上的硅膜15上开一个微孔，使得真空腔室16的压力与外部压力一致。
13)将四个压力传感器芯片封装到受压腔室内部，使得四个压力传感器的环境温度保持一致。
实施例2
一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列的制备方法的具体步骤如下：
S1：采用SOI作为衬底，利用包括光刻，离子注入，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，反应离子刻蚀(RIE)，蒸发沉积，湿法腐蚀，深硅刻蚀，阳极键合在内的微加工工艺，形成四个压阻、四个焊盘、导线14、下绝缘层23、上绝缘层25、硅膜15和真空腔室16结构，得到压力传感器芯片。
步骤S1的具体过程与实施例1相同。
S2：采用金属引线5将四个压力传感器芯片连接成一个电桥结构，并将其封装到受压区。
步骤S2的具体过程如下：
1)使用金属引线5将四个压力传感器芯片的Vin+端10连接在一起，然后接上直流恒压源的正极。
2)使用金属引线5将四个压力传感器芯片的Vin-端11连接在一起，然后接上直流恒压源的负极。
3)使用金属引线5将第一压力传感器芯片1的Vo+端12和第二压力传感器芯片2的Vo-端13连接在一起。
4)使用金属引线5将第三压力传感器芯片3的Vo+端12和第四压力传感器芯片4的Vo-端13连接在一起。
5)使用金属引线5将第二压力传感器芯片2的Vo+端12和第四压力传感器芯片4的Vo+端12连接在一起。
6)使用金属引线5将第一压力传感器芯片1的Vo-端13连接到传感器阵列的正向输出端。
7)使用金属引线5将第三压力传感器芯片3的Vo-端13连接到传感器阵列的负向输出端。
8)将第三压力传感器芯片3和第四压力传感器芯片4的玻璃17上开一个微孔，使得真空腔室16的压力与外部一致。
9)将四个压力传感器芯片封装到受压腔室内部，使得四个压力传感器的环境温度保持一致。
Claims (10)
1.一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：包括共同置于受压区的第一压力传感器芯片(1)、第二压力传感器芯片(2)、第三压力传感器芯片(3)和第四压力传感器芯片(4)；第一压力传感器芯片(1)和第二压力传感器芯片(2)串联在一起后置于受压区，形成第一串联支路；第三压力传感器芯片(3)和第四压力传感器芯片(4)串联在一起后也置于受压区，形成第二串联支路；第一串联支路与第二串联支路一端连接在一起，另一端作为压力信号输出接口；第一压力传感器芯片(1)与第三压力传感器芯片(3)的性能参数相同；第二压力传感器芯片(2)与第四压力传感器芯片(4)的性能参数相同；第一压力传感器芯片(1)与第二压力传感器芯片(2)的灵敏度和测压范围不同；所述的第三压力传感器芯片(3)和第四压力传感器芯片(4)压力检测部损坏，压力变化时输出信号不变。
2.一种权利要求1所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：所述的压力传感器芯片采用压阻式压力传感器。
3.一种权利要求2所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：所述的压阻式压力传感器包括硅膜，以及在硅膜上通过低浓度硼离子注入形成的四个压阻；四个压阻连成惠斯通电桥结构，并通过四个焊盘引出电压输入接口和电压信号输出接口；四个压阻分布在硅膜(15)的应力最大处。
4.一种权利要求3所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：所述的压阻式压力传感器还包括玻璃(17)；所述的硅膜(15)形成于一块SOI硅片上；玻璃(17)与SOI硅片的底层硅(18)通过阳极键合的方式连接在一起；SOI硅片中设有真空腔室(16)；真空腔室(16)由SOI硅片的底层硅(18)、埋氧层(19)的内侧壁，以及SOI硅片的顶层硅(20)与玻璃(17)的相对侧面合围形成；玻璃(17)和顶层硅(20)之间设置有质量块(21)。
5.一种权利要求3所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：硅膜上设有覆盖四个压阻的绝缘层；连接四个压阻的导线位于绝缘层中。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：所述的第三压力传感器芯片(3)和第四压力传感器芯片(4)上开设有通孔。
7.一种权利要求1-5中任意一项所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：第一压力传感器芯片(1)的测压范围为0～5MPa；第二压力传感器芯片(2)的测压范围为0～10MPa。
8.如权利要求6所述的一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列的制备方法，其特征在于：
S1：采用SOI硅片作为衬底，利用包括光刻、离子注入、等离子体增强化学气相沉积、反应离子刻蚀、蒸发沉积、湿法腐蚀、深硅刻蚀和阳极键合在内的微加工工艺，形成四个压阻、四个焊盘、导线(14)、绝缘层、硅膜(15)和真空腔室(16)，得到压力传感器芯片；
S2：采用金属引线(5)将四个步骤S1制得的压力传感器芯片连接成一个电桥结构，并将其封装到受压区。
9.一种权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤S1的具体过程如下：
1)取SOI硅片作为衬底；
2)在SOI硅片的正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成对准标记和硼离子注入窗口；
3)在SOI硅片的硼离子注入窗口注入硼离子，形成轻掺杂的四个压阻结构；
4)在对准标记以外的区域覆盖一层聚酰亚胺薄膜并进行深硅刻蚀，将光刻胶上的对准标记转移到SOI硅片上；
5)在SOI硅片正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成二次硼离子注入窗口；
6)在SOI硅片上注入硼离子，形成重掺杂的欧姆接触点；
7)在SOI硅片正面沉积一层介质薄膜作为下绝缘层(23)；
8)在SOI硅片正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成氮化硅刻蚀窗口；
9)刻蚀下绝缘层(23)的介质薄膜，暴露出欧姆接触点；
10)蒸发沉积一层金属铝作为导电金属层；
11)在SOI硅片正面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成湿法腐蚀铝的掩模；
12)采用湿法腐蚀导电金属层，形成压阻的导线和焊盘；
13)在SOI硅片的正面沉积一层介质薄膜作为上绝缘层(25)；
14)旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，形成上绝缘层的刻蚀窗口；
15)刻蚀上绝缘层，暴露出焊盘的导电窗口；
16)在SOI硅片背面旋涂一层正性光刻胶并进行光刻图形化，暴露出深硅刻蚀区域；
17)使用RIE和深硅刻蚀在SOI硅片的背面先后清除氮化硅层和底层硅的中心部分，形成真空腔；
18)使用RIE刻蚀SOI硅片背面的氧化层以及埋氧层，暴露出底层硅和真空腔内的顶层硅；
19)对底层硅表面进行抛光后，进行背面硅-玻璃阳极键合；
切割晶圆，释放单个的压力传感器芯片。
10.一种权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤S2的具体过程如下：
1)使用金属引线(5)将四个压力传感器芯片的Vin+端(10)连接在一起，并接上直流恒压源的正极，将四个压力传感器芯片的Vin-端(11)连接在一起，并接上直流恒压源的负极，将第一压力传感器芯片(1)的Vo+端(12)与第二压力传感器芯片(2)的Vo-端(13)连接在一起，将第三压力传感器芯片(3)的Vo+端(12)与第四压力传感器芯片(4)的Vo-端(13)连接在一起；
2)将第一压力传感器芯片(1)的Vo-端(13)与第三压力传感器芯片(3)的Vo-端(13)连接在一起，并将第二压力传感器芯片(2)的Vo+端(12)、第四压力传感器芯片(4)的Vo+端(12)分别引出，作为传感器阵列的输出接口；
或将第二压力传感器芯片(2)的Vo+端(12)与第四压力传感器芯片(4)的Vo+端(12)连接在一起，将第一压力传感器芯片(1)的Vo-端(13)、第三压力传感器芯片(3)的Vo-端(13)分别引出，作为传感器阵列的输出接口；
3)在第三压力传感器芯片(3)和第四压力传感器芯片(4)上的硅膜(15)上开孔；
4)将四个压力传感器芯片封装到受压腔室内部，使得四个压力传感器的环境温度保持一致。
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