CN115127700B - 一种耐高温压力传感器及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压力传感器技术领域，公开一种耐高温压力传感器及其加工方法，加工方法包括：在SOI衬底上形成压敏电阻和电连接层；在SOI衬底的氧化层、压敏电阻及电连接层上形成绝缘层；在绝缘层上形成硅键合层；在绝缘层上形成金属连接件；在SOI衬底的第二表面上形成压力腔，SOI衬底正对压力腔的区域形成感压膜片；在第二表面上阳极键合第一玻璃层，第一玻璃层上设有压力孔；在硅键合层上阳极键合第二玻璃层，第二玻璃层与硅键合层及绝缘层形成真空腔。本发明公开的加工方法工艺简单，加工而成的压力传感器的结构强度高，适用于恶劣环境，金属连接件使得加工而成的压力传感器适宜安装在其他结构上。

Description

一种耐高温压力传感器及其加工方法

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种耐高温压力传感器及其加工方法。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成电信号的器件或装置。常用的压力传感器包括液体腔和压力变送器，液体腔内封装有油液或水等液体，压力变送器用于检测液体腔内液体的压力。当压力传感器受到外界压力时，液体受到同等大小的作用力，压力变送器检测的液体压力即为外界压力。这种压力传感器内因封装有液体，不但封装工艺较为复杂，若密封不完全，液体有可能发生泄露，导致压力传感器失效，而且还会降低压力传感器的动态特性，延长响应时间。此外，现有的压力传感器受自身结构和加工方法的限制，体积大、稳定性差、可靠性低，无法适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境，且不适宜安装在其他结构上。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种耐高温压力传感器及其加工方法，无需封装液体，采用简单的加工工艺即可加工出体积小、响应时间短且适用于恶劣环境的耐高温压力传感器，适用于各种工作场合。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温压力传感器的加工方法，包括：

提供SOI衬底，在所述SOI衬底的第一表面上形成接触的压敏电阻和电连接层；

在所述SOI衬底的氧化层、所述压敏电阻及所述电连接层上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成硅键合层；

在所述绝缘层上形成金属连接件，所述金属连接件与所述硅键合层间隔设置；

在所述SOI衬底的第二表面上形成压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；

在所述第二表面上阳极键合第一玻璃层，所述第一玻璃层上设有正对所述压力腔的压力孔；

在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合第二玻璃层，所述第二玻璃层与所述硅键合层及所述绝缘层形成正对所述压力腔的真空腔，所述第二玻璃层与所述金属连接件间隔设置。

作为一种耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述电连接层为引线层，在所述第一表面上形成所述压敏电阻和所述引线层时，包括：

在所述SOI衬底的背衬底上形成第一光刻胶层；

第一次图形化所述第一光刻胶层，形成第一开口区域，向所述第一开口区域正对的所述背衬底内注入淡硼，形成所述压敏电阻；

第二次图形化所述第一光刻胶层，形成第二开口区域，向所述第二开口区域正对的所述背衬底内注入浓硼，形成与所述压敏电阻接触的所述引线层；

第三次图形化所述第一光刻胶层，刻蚀所述SOI衬底的背衬底。

作为一种耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述硅键合层在所述金属连接件之前制作，制作所述硅键合层时包括：

在所述绝缘层上形成所述硅键合层；

对所述硅键合层进行抛光；

在所述硅键合层上形成第二光刻胶层；

图形化所述第二光刻胶层，形成第三开口区域和间隔缝隙；

刻蚀所述硅键合层，剩余的所述硅键合层正对所述第二玻璃层的外周，所述硅键合层上形成有隔离槽，所述隔离槽将所述硅键合层分隔为互不接触的隔离硅层和内圈硅层。

作为一种耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述金属连接件包括电连接的第二金属PAD和金属连接层，形成所述金属连接件时，包括：

在所述绝缘层上形成第三光刻胶层；

图形化所述第三光刻胶层，形成第一接触孔；

刻蚀所述绝缘层，形成正对所述第一接触孔的第二接触孔；

在所述第二接触孔内形成所述第二金属PAD，在所述绝缘层和所述硅键合层上形成所述金属连接层；

在所述金属连接层上形成第四光刻胶层；

图形化所述第四光刻胶层，形成第四开口区域；

刻蚀所述金属连接层，剩余的所述金属连接层与所述第二金属PAD接触且与所述硅键合层间隔设置。

作为一种耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述耐高温压力传感器的加工方法还包括：

提供带安装槽的基板，所述基板上设有电连接的导线、第一金属PAD及焊接件；

将所述金属连接件焊接在所述焊接件上，所述第二玻璃层和所述硅键合层均伸入所述安装槽内。

一种耐高温压力传感器，包括：SOI衬底，其第一表面上形成有电连接的压敏电阻和电连接层，第二表面上形成正对所述压敏电阻的压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；绝缘层，其形成在所述SOI衬底的氧化层、所述压敏电阻及所述电连接层上；硅键合层，其形成在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧；第一玻璃层，其设置在所述第二表面上，所述第一玻璃层上设有沿厚度方向贯穿且正对所述压力腔的压力孔；第二玻璃层，其设置在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧，所述第二玻璃层与所述硅键合层及所述绝缘层形成正对所述压力腔的真空腔；金属连接件，所述金属连接件形成在所述绝缘层上且与所述电连接层接触，所述金属连接件位于所述硅键合层的外侧。

作为一种耐高温压力传感器的优选方案，所述耐高温压力传感器还包括基板，所述基板与所述金属连接件固定连接且其上设有用于容纳所述第二玻璃层的安装槽。

作为一种耐高温压力传感器的优选方案，所述基板上还设有电连接的导线、第一金属PAD及焊接件，所述第一金属PAD形成在所述基板的表面且与所述导线电相连，所述焊接件形成在所述第一金属PAD上，所述焊接件能够与所述金属连接件焊接，所述导线能够将电信号向外传输。

作为一种耐高温压力传感器的优选方案，所述金属连接件包括电连接的第二金属PAD和金属连接层，所述第二金属PAD贯穿所述绝缘层，所述金属连接层形成于所述绝缘层的表面且与所述焊接件电连接。

作为一种耐高温压力传感器的优选方案，所述硅键合层上设有隔离槽，所述隔离槽将硅键合层分隔为互不接触的隔离硅层和内圈硅层，所述内圈硅层位于所述隔离硅层的内侧，所述隔离硅层位于所述金属连接件、所述第一金属PAD及所述焊接件的内侧。

本发明的有益效果为：

本发明公开的耐高温压力传感器的加工方法，加工工艺简单，绝缘层起到保护SOI衬底和压敏电阻的作用，硅键合层用于键合第二玻璃层，第一玻璃层与SOI衬底、第二玻璃层与硅键合层均采用阳极键合的方式进行固定连接，提升了压力传感器的结构强度，适用于恶劣环境，增加了压力传感器的适用范围，当外部压力作用在压力腔内时，压敏电阻通过压力腔接收压力从而产生形变，使得压敏电阻的电阻率发生改变，形成电信号，该电信号通过金属连接件输出至外部电路，实现对外界压力的检测，响应时间短，由于金属连接件与第二玻璃层间隔设置，使得加工而成的压力传感器适宜安装在其他结构上。

本发明公开的耐高温压力传感器，体积小且适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境，能够应用在各种工作场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的耐高温压力传感器的剖视图；

图2是图1在A处的局部放大图；

图3是本发明具体实施例提供的耐高温压力传感器的加工方法的流程图；

图4至图19是本发明具体实施例提供的耐高温压力传感器的的加工方法的示意图。

图中：

1、SOI衬底；101、第一表面；102、压敏电阻；103、电连接层；104、第二表面；105、压力腔；106、感压膜片；11、顶层硅；12、氧化层；13、背衬底；

2、绝缘层；21、金属连接件；211、第二金属PAD；212、金属连接层；

3、硅键合层；301、避让孔；302、隔离槽；31、隔离硅层；32、内圈硅层；

4、第一玻璃层；40、压力孔；

5、第二玻璃层；50、真空腔；

6、基板；61、导线；62、第一金属PAD；63、焊接件；

100、第一光刻胶层；200、第二光刻胶层；300、第三光刻胶层。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例还提供一种耐高温压力传感器，如图1和图2所示，包括SOI衬底1、绝缘层2、硅键合层3、第一玻璃层4、第二玻璃层5及金属连接件21，SOI衬底1的第一表面101上形成有电连接的电连接层103和四个压敏电阻102，四个压敏电阻102采用惠斯通电桥连接，第二表面104上形成正对压敏电阻102的压力腔105，SOI衬底1正对压力腔105的区域形成感压膜片106。如图1所示，压敏电阻102正对压力腔105的边缘，使得压敏电阻102位于感压膜片106的应力最大处，从而尽可能提高压力传感器的灵敏度。绝缘层2形成在SOI衬底1的氧化层12、压敏电阻102及电连接层103上，硅键合层3形成在绝缘层2背离SOI衬底1的一侧，第一玻璃层4设置在第二表面104上，第一玻璃层4上设有沿厚度方向贯穿且正对压力腔105的压力孔40，第二玻璃层5设置在硅键合层3背离绝缘层2的一侧，第二玻璃层5与硅键合层3及绝缘层2形成正对压力腔105的真空腔50，金属连接件21形成在绝缘层2上且与电连接层103接触，金属连接件21与硅键合层3间隔设置。本实施例的真空腔50为压力传感器的感压膜片106提供了形变的空间，提高了其传感灵敏度，真空腔50的深度本领域技术人员可根据实际使用情况进行设置，本实施例不做具体限定。

具体地，如图2所示，本实施例的金属连接件21包括电连接的第二金属PAD 211和金属连接层212，第二金属PAD 211贯穿绝缘层2，金属连接层212形成于绝缘层2的表面且与焊接件63电连接。本实施例的金属连接件21的材料均为金属，优选为Al、Ti、Au、Cu、Pt的至少一种，金属连接件21的横截面的形状可以为圆形、方形或者其他形状，本实施例不做具体限制，具体根据实际使用情况确定。

当外部压力作用在压力腔105内时，压敏电阻102通过压力腔105接收压力从而产生形变，使得压敏电阻102的电阻率发生改变，形成电信号，响应速度较现有的压力传感器增快，示例性的，压敏电阻102的形变使得由压敏电阻102组成的惠斯通电桥不平衡，从而输出电信号，该电信号通过金属连接件21输出至外部电路，缩短了耐高温压力传感器的响应时间。

需要说明的是，本实施例的绝缘层2为单层氧化硅层，绝缘层2形成在SOI衬底1的氧化层12、电连接层103及压敏电阻102上。在其他实施例中，绝缘层2还可以为氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的单层结构，或者为氧化硅、氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的至少两层结构，具体根据实际需要选定。本实施例的压力腔105的侧壁沿SOI衬底1的厚度方向延伸，该压力腔105采用干法腐蚀刻蚀而成，第一玻璃层4上压力孔40为圆孔，压力孔40的直径小于SOI衬底1的压力腔105的直径，使得第一玻璃层4能够更好的保护SOI衬底1，减少SOI衬底1被损坏的可能性，从而延长SOI衬底1的使用寿命，增加耐高温压力传感器的使用寿命。在其他实施例中，第一玻璃层4上压力孔40的直径还可以等于压力腔105的直径，且压力孔40与压力腔105同轴分布。在其他实施例中，压力腔105还可以采用湿法腐蚀刻蚀而成，此时压力腔105的侧壁与SOI衬底1的厚度方向呈夹角设置，沿压力腔105深度增加的方向，压力腔105的直径逐渐减小，此时第一玻璃层4上的压力孔40的直径小于或者等于SOI衬底1的压力腔105的最大直径。

本实施例提供的耐高温压力传感器体积小且适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境，能够应用在各种工作场合。经测试知，该耐高温压力传感器在60℃至400℃的温度内的最佳精度达到万分之一，最佳线性度达到十万分之三，能够在智能工程机械领域做系统级应用。

本实施例的电连接层103为引线层，引线层由浓硼制成，引线层位于压敏电阻102的一侧。如图1和图4所示，本实施例的SOI衬底1包括依次叠设的顶层硅11、氧化层12及背衬底13，氧化层12夹设于背衬底13和顶层硅11之间，顶层硅11上设有压力腔105。具体地，在背衬底13上加工出电连接层103和压敏电阻102后，刻蚀剩余背衬底13。在其他实施例中，电连接层103还可以为欧姆接触层，欧姆接触层形成在压敏电阻102上，具体根据实际需要设置。

本实施例的硅键合层3位于绝缘层2上且正对第二玻璃层5，使得硅键合层3与第二玻璃层5阳极键合，硅键合层3凸设于绝缘层2，金属连接件21嵌入绝缘层2内且位于第二玻璃层5的外侧，硅键合层3上设有避让孔301，避让孔301正对真空腔50设置。由于硅键合层3的结构强度较大，硅键合层3上的避让孔301能够避免硅键合层3对感压膜片106的影响，保证感压膜片106的变形量，从而提高压力传感器的测量精度。

本实施例的SOI衬底1的厚度为1μm-5μm，SOI衬底1的氧化层12的厚度为0.5μm-1μm，绝缘层2为二氧化硅层时的厚度为300nm，绝缘层2为氮化硅层时的厚度为150nm，硅键合层3的厚度为700nm。在其他实施例中，SOI衬底1、氧化层12及绝缘层2的厚度并不限于本实施例的这种限定，还可以为其他厚度，具体根据实际需要设置。

如图1所示，本实施例的金属连接件21与第二玻璃层5间隔设置，便于金属连接件21与其他结构连接。本实施例的耐高温压力传感器还包括基板6，基板6与金属连接件21固定连接且其上设有用于容纳第二玻璃层5的安装槽，该基板6为PCB、陶瓷板或者其他基板6，本实施例不做具体限定。

本实施例的硅键合层3沿第二玻璃层5的外周分布，保证硅键合层3与第二玻璃层5阳极键合时有充分多的接触面积，从而保证两者的连接强度，硅键合层3伸入安装槽内，使得硅键合层3和第二玻璃层5与基板6贴合，保证耐高温压力传感器的结构强度。

如图1和图2所示，本实施例的基板6上还设有电连接的导线61、第一金属PAD 62及焊接件63，第一金属PAD 62形成在基板6的表面且与导电61相连，焊接件63形成在第一金属PAD 62上，焊接件63能够与金属连接件21焊接，导线61能够将电信号向外传输。本实施例的导线61和第一金属PAD 62的材料均为铜，焊接件63为锡层，焊接件63与金属连接层212焊接在一起。为了提升该耐高温压力传感器的连接强度，在安装槽的内壁上涂覆粘接剂，使得硅键合层3和第二玻璃层5均粘接在安装槽的内壁上。在其他实施例中，还可以在硅键合层3和第二玻璃层5的外壁上涂覆粘接剂，使得硅键合层3和第二玻璃层5均与基板6粘接在一起。需要说明的是，本实施例的导线61的形状并限于图1中所示的阶梯形，还可以为直线形或者其他形状，具体根据实际需要设置。

如图1和图2所示，本实施例的硅键合层3上设有隔离槽302，隔离槽302设置在硅键合层3靠近金属连接件21的区域，隔离槽302将硅键合层3分隔为互不接触的隔离硅层31和内圈硅层32，内圈硅层32位于隔离硅层31的内侧，隔离硅层31位于金属连接件21、第一金属PAD 62及焊接件63的内侧。即使金属连接件21、第一金属PAD 62或者焊接件63与硅键合层3外圈的隔离硅层31接触，由于隔离硅层31和内圈硅层32不接触，硅键合层3内圈的内圈硅层32也不会通电，增加了该耐高温压力传感器的安全性。

本实施例还提供一种耐高温压力传感器的加工方法，用于加工本实施例的耐高温压力传感器，如图3至图19所示，包括步骤:

S1、提供如图4所示的SOI衬底1，在SOI衬底1的第一表面101上形成接触的压敏电阻102和电连接层103，电连接层103为引线层，具体包括以下步骤。

S11、在SOI衬底1的背衬底13上形成第一光刻胶层100；

S12、第一次图形化第一光刻胶层100，形成第一开口区域，向第一开口区域正对的背衬底13内注入淡硼，淡硼渗入背衬底13形成压敏电阻102，如图5所示，此后，去掉已经图形化的第一光刻胶层100，重新在第一表面101上形成第一光刻胶层100；

S13、第二次图形化第一光刻胶层100，形成第二开口区域，向第二开口区域正对的背衬底13内注入浓硼，浓硼渗入背衬底13形成与压敏电阻102接触的引线层，如图6所示，此后，去掉已经图形化的第一光刻胶层100，重新在第一表面101上形成第一光刻胶层100；

S14、第三次图形化第一光刻胶层100，刻蚀SOI衬底1的背衬底13，最后，去掉已经图形化的第一光刻胶层100，如图7所示。

需要说明的是，本实施例中形成在SOI衬底1的背衬底13的光刻胶层均称为第一光刻胶层100。

在其他实施例中，电连接层103还可以为欧姆接触层，欧姆接触层形成在压敏电阻102上，步骤S14与电连接层103为引线层时有所区别，具体的，在压敏电阻102上注入浓硼，形成与压敏电阻102接触的欧姆接触层，最后，去掉已经图形化的第一光刻胶层100。

S2、在SOI衬底1的氧化层12、压敏电阻102及电连接层103上形成绝缘层2，如图8所示。

具体地，采用化学气相沉积工艺在氧化层12、压敏电阻102及电连接层103上制备以氧化硅为绝缘材料的绝缘层2。在其他实施例中，绝缘层2还可以为氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的单层结构，或者为氧化硅、氮化硅或者氧化铝等绝缘材料形成的至少两层结构，具体根据实际需要设置。

S3、在SOI衬底1的第二表面104上形成压力腔105，SOI衬底1正对压力腔105的区域形成感压膜片106，具体包括以下步骤：

S31、在第二表面104上形成第五光刻胶层；

S32、图形化第五光刻胶层，形成第四开口区域；

S33、刻蚀与第四开口区域对应的SOI衬底1的部分顶层硅11，形成压力腔105，其中，压力腔105的深度小于顶层硅11的厚度，最后，去掉已经图形化的第五光刻胶层，如图9所示。

需要说明的是，S3可以在S1至S5的任一步骤之前实施，具体根据实际需要选择加工顺序。

S4、在绝缘层2上形成硅键合层3，具体包括以下步骤。

S41、在绝缘层2上形成硅键合层3，如图10所示；

S42、对硅键合层3进行抛光，使得硅键合层3的下表面为平面，如图11所示；

S43、在硅键合层3上形成第二光刻胶层200，如图12所示；

S44、图形化第二光刻胶层200，形成第三开口区域和间隔缝隙，如图13所示；

S45、刻蚀硅键合层3，剩余的硅键合层3正对第二玻璃层5的外周，且硅键合层3上形成有隔离槽302，隔离槽302将硅键合层3分隔为互不接触的隔离硅层31和内圈硅层32，最后，去掉已经图形化的第二光刻胶层200，如图14所示。

该硅键合层3采用沉积工艺形成，其材料为多晶硅或者α-Si，刻蚀后剩余的硅键合层3能够正对第二玻璃层5，使得两者通过阳极键合工艺进行固定连接。硅键合层3的中部形成正对第二玻璃层5的真空腔50的避让孔301，感压膜片106受到外界压力时能够更灵敏地产生变形，从而使得压敏电阻102的阻值明显发生变化。

S5、在绝缘层2上形成金属连接件21，金属连接件21与硅键合层3间隔设置，金属连接件21包括电连接的第二金属PAD 211和金属连接层212，具体包括以下步骤。

S51、在绝缘层2、硅键合层3及隔离槽302内形成第三光刻胶层300；

S52、图形化第三光刻胶层300，形成第一接触孔，如图15所示；

S53、刻蚀绝缘层2，形成正对第一接触孔的第二接触孔，第二接触孔与隔离硅层31间隔设置，去掉已经图形化的第三光刻胶层300；

S54、在第二接触孔内形成第二金属PAD 211，在绝缘层2、硅键合层3上形成与电连接层103电连接的金属连接层212；

S55、在金属连接层212上形成第四光刻胶层；

S56、图形化第四光刻胶层，形成第五开口区域；

S57、刻蚀金属连接层212，剩余的金属连接层212与第二金属PAD 211接触且与隔离硅层31间隔设置，最后，去掉已经图形化的第四光刻胶层，如图16所示。

具体地，形成金属连接件21时，首先在第二接触孔内和绝缘层2、硅键合层3上溅射金属，从而第二接触孔内形成第二金属PAD 211，在绝缘层2、硅键合层3的下表面形成金属连接层212，然后去除多余的金属连接层212。

S6、在第二表面104上阳极键合第一玻璃层4，第一玻璃层4上设有正对压力腔105的压力孔40，如图17所示。

执行步骤S6时，首先将第二表面104和第一玻璃层4的键合面弄平并彻底清洁以确保它们之间的紧密接触，然后将两者夹在两个电极之间并加热，同时施加电压，第一玻璃层4中带正电的钠离子变得可移动并向第二表面104移动，在靠近顶层硅11的第二表面104附近留下少量的正电荷，然后通过静电吸引将其保持在适当的位置。带负电的氧气来自第一玻璃层4的离子向顶层硅11迁移，并在到达边界时与硅反应，形成二氧化硅,产生的化学键将两者密封在一起。第一玻璃层4与SOI衬底1通过阳极键合牢固且持久的固定连接在一起，无需粘合剂或过高的温度，符合封装敏感电子组件的需求。其中，加热温度和施加的电压具体根据实际需要进行设置，本实施例不做具体限定。

S7、在硅键合层3背离绝缘层2的一侧阳极键合第二玻璃层5，第二玻璃层5与硅键合层3及绝缘层2形成正对压力腔105的真空腔50，金属连接件21与第二玻璃层5间隔设置，如图18所示。

执行步骤S7时，首先将硅键合层3背离绝缘层2的一侧和第二玻璃层5的键合面弄平并彻底清洁以确保它们之间的紧密接触，然后将两者夹在两个电极之间并加热，同时施加电压，第二玻璃层5中带正电的钠离子变得可移动并向硅键合层3移动，在靠近硅键合层3的表面附近留下少量的正电荷，然后通过静电吸引将其保持在适当的位置。带负电的氧气来自第二玻璃层5的离子向硅键合层3迁移，并在到达边界时与硅反应，形成二氧化硅,产生的化学键将两者密封在一起。第二玻璃层5与硅键合层3通过阳极键合牢固且持久的固定连接在一起，无需粘合剂或过高的温度，符合封装敏感电子组件的需求。其中，加热温度和施加的电压具体根据实际需要进行设置，本实施例不做具体限定。

该耐高温压力传感器的加工方法还包括：

S81、提供带安装槽的基板6，基板6上设有电连接的导线61、第一金属PAD 62以及凸设于基板6的焊接件63，该焊接件63为锡层；

S82、将金属连接件21焊接在焊接件63上，第二玻璃层5和硅键合层3伸入安装槽内，如图19所示。

为了增加耐高温压力传感器的连接强度，在安装槽的内壁上涂覆粘接剂，使得硅键合层3和第二玻璃层5均粘接在安装槽的内壁上。在其他实施例中，还可以在硅键合层3和第二玻璃层5的外壁上涂覆粘接剂，使得硅键合层3和第二玻璃层5均与基板6粘接在一起。

在其他实施例中，还可以是焊接件63形成在金属连接件21上，此时焊接件63与第二金属PAD 211焊接连接。

本实施例提供的耐高温压力传感器的加工方法，采用MEMS加工方法，加工工艺简单，绝缘层2起到保护SOI衬底1和压敏电阻102的作用，硅键合层3用于键合第二玻璃层5，第一玻璃层4与SOI衬底1、第二玻璃层5与硅键合层3均采用阳极键合的方式进行固定连接，提升了压力传感器的结构强度，适用于恶劣环境，增加了压力传感器的适用范围，当外部压力作用在压力腔105内时，压敏电阻102通过压力腔105接收压力从而产生形变，使得压敏电阻102的电阻率发生改变，形成电信号，该电信号通过金属连接件21输出至外部电路，实现对外界压力的检测，由于金属连接件21与第二玻璃层5间隔设置，使得加工而成的压力传感器适宜安装在其他结构上。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，包括：

提供SOI衬底，在所述SOI衬底的第一表面上形成接触的压敏电阻和电连接层；

在所述SOI衬底的氧化层、所述压敏电阻及所述电连接层上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成硅键合层；

在所述绝缘层上形成金属连接件，所述金属连接件与所述硅键合层间隔设置；

在所述SOI衬底的第二表面上形成压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；

在所述第二表面上阳极键合第一玻璃层，所述第一玻璃层上设有正对所述压力腔的压力孔；

在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合第二玻璃层，所述第二玻璃层与所述硅键合层及所述绝缘层形成正对所述压力腔的真空腔，所述第二玻璃层与所述金属连接件间隔设置。

2.根据权利要求1所述的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述电连接层为引线层，在所述第一表面上形成所述压敏电阻和所述引线层时，包括：

在所述SOI衬底的背衬底上形成第一光刻胶层；

第一次图形化所述第一光刻胶层，形成第一开口区域，向所述第一开口区域正对的所述背衬底内注入淡硼，形成所述压敏电阻；

第二次图形化所述第一光刻胶层，形成第二开口区域，向所述第二开口区域正对的所述背衬底内注入浓硼，形成与所述压敏电阻接触的所述引线层；

第三次图形化所述第一光刻胶层，刻蚀所述SOI衬底的背衬底。

3.根据权利要求2所述的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述硅键合层在所述金属连接件之前制作，制作所述硅键合层时包括：

在所述绝缘层上形成所述硅键合层；

对所述硅键合层进行抛光；

在所述硅键合层上形成第二光刻胶层；

图形化所述第二光刻胶层，形成第三开口区域和间隔缝隙；

刻蚀所述硅键合层，剩余的所述硅键合层正对所述第二玻璃层的外周，所述硅键合层上形成有隔离槽，所述隔离槽将所述硅键合层分隔为互不接触的隔离硅层和内圈硅层。

4.根据权利要求1所述的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述金属连接件包括电连接的第二金属PAD和金属连接层，形成所述金属连接件时，包括：

在所述绝缘层上形成第三光刻胶层；

图形化所述第三光刻胶层，形成第一接触孔；

刻蚀所述绝缘层，形成正对所述第一接触孔的第二接触孔；

在所述第二接触孔内形成所述第二金属PAD，在所述绝缘层和所述硅键合层上形成所述金属连接层；

在所述金属连接层上形成第四光刻胶层；

图形化所述第四光刻胶层，形成第四开口区域；

刻蚀所述金属连接层，剩余的所述金属连接层与所述第二金属PAD接触且与所述硅键合层间隔设置。

5.根据权利要求1所述的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述耐高温压力传感器的加工方法还包括：

提供带安装槽的基板，所述基板上设有电连接的导线、第一金属PAD及焊接件；

将所述金属连接件焊接在所述焊接件上，所述第二玻璃层和所述硅键合层均伸入所述安装槽内。

6.一种耐高温压力传感器，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的耐高温压力传感器的加工方法制成，所述耐高温压力传感器包括：

SOI衬底，其第一表面上形成有电连接的压敏电阻和电连接层，第二表面上形成正对所述压敏电阻的压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；

绝缘层，其形成在所述SOI衬底的氧化层、所述压敏电阻及所述电连接层上；

硅键合层，其形成在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧；

第一玻璃层，其设置在所述第二表面上，所述第一玻璃层上设有沿厚度方向贯穿且正对所述压力腔的压力孔；

第二玻璃层，其设置在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧，所述第二玻璃层与所述硅键合层及所述绝缘层形成正对所述压力腔的真空腔；

金属连接件，所述金属连接件形成在所述绝缘层上且与所述电连接层接触，所述金属连接件位于所述硅键合层的外侧。

7.根据权利要求6所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述耐高温压力传感器还包括基板，所述基板与所述金属连接件固定连接且其上设有用于容纳所述第二玻璃层的安装槽。

8.根据权利要求7所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述基板上还设有电连接的导线、第一金属PAD及焊接件，所述第一金属PAD形成在所述基板的表面且与所述导线电相连，所述焊接件形成在所述第一金属PAD上，所述焊接件能够与所述金属连接件焊接，所述导线能够将电信号向外传输。

9.根据权利要求8所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述金属连接件包括电连接的第二金属PAD和金属连接层，所述第二金属PAD贯穿所述绝缘层，所述金属连接层形成于所述绝缘层的表面且与所述焊接件电连接。

10.根据权利要求9所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述硅键合层上设有隔离槽，所述隔离槽将硅键合层分隔为互不接触的隔离硅层和内圈硅层，所述内圈硅层位于所述隔离硅层的内侧，所述隔离硅层位于所述金属连接件、所述第一金属PAD及所述焊接件的内侧。

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