CN115144122A - 一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法 - Google Patents

一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及压力传感器技术领域，公开一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法。其中加工方法包括：在SOI衬底的第一表面上形成接触的压力敏感电阻和电连接层；在第一表面、压力敏感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SOI衬底的第二表面上形成压力腔，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；在第二玻璃层上形成导电组件。本发明提供的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法工艺简单，加工而成的体积较小的压力传感器适用于恶劣环境，增加了压力传感器的适用范围。

Description

一种多层结构的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，尤其涉及一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法。
背景技术
压力传感器是将压力信号按照一定的规律转换成电信号的器件或者装置，其越来越多的用于工业实践和医疗设备行业中。现有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，增加响应时间。此外，现有的压力传感器受自身结构和加工方法的限制，体积大且对工作环境要求较高，无法适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，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多层结构的耐高温压力传感器，适用于各种工作场合。
本发明的目的还在于提供一种多层结构的耐高温压力传感器，具有体积小和适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境的优点。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，包括：
提供SOI衬底，所述SOI衬底的第一表面上形成接触的压力敏感电阻和电连接层；
在所述第一表面、所述压力敏感电阻及电连接层上形成绝缘层；
在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧形成硅键合层；
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；
在所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。
作为一种多层结构的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，形成所述压力敏感电阻和所述电连接层时，包括步骤：
在所述第一表面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，在所述第一开口区域注入淡硼，形成所述压力敏感电阻；
第二次图形化所述第一光刻胶层，形成第二开口区域，在所述第二开口区域注入浓硼，形成与所述压力敏感电阻接触的所述引线层；
第三次图形化所述第一光刻胶层，形成第三开口区域，刻蚀所述第三开口区域正对的所述SOI衬底的背衬底，剩余的所述背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，所述背衬底与所述引线层间隔设置。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合所述第二玻璃层之前，还包括步骤：
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，形成正对所述电连接层的第一接触孔；
刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第一接触孔的第二接触孔；
刻蚀所述绝缘层，形成正对所述第二接触孔的第三接触孔；
在所述第一接触孔、所述第二接触孔及所述第三接触孔内制作与所述电连接层电连接的金属PAD。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述SOI衬底的背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，且所述背衬底与所述压力敏感电阻或所述电连接层之间形成间隔槽，在形成所述金属PAD之前，还包括步骤：
图形化所述第二光刻胶层，形成正对所述真空腔的第四开口区域和正对所述间隔槽的第五开口区域；
刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第四开口区域的第六开口区域和正对所述第五开口区域的第七开口区域。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，将所述第二玻璃层键合在所述硅键合层之前，还包括步骤：
在所述第二玻璃层的第三表面上进行喷砂形成沿所述第二玻璃层的厚度方向延伸的第一喷砂槽，所述第三表面与所述硅键合层阳极键合，所述第一喷砂槽的内径沿自身长度方向增大后减小；
在所述第二玻璃层与所述第三表面正对的第四表面上进行喷砂，形成与所述第一喷砂槽连通的第二喷砂槽，所述第二喷砂槽的内径沿自身长度方向增大后减小，且所述第一喷砂槽的最大内径大于所述第二喷砂槽的最大内径。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，在所述第二玻璃层上加工所述导电组件时，包括：
向所述第一喷砂槽和所述第二喷砂槽内在真空环境下挤入导电材料，以形成与所述金属PAD接触的所述导电组件的导电件；
在所述第四表面上形成与所述导电件接触的导电凸台，所述导电凸台凸设于所述第四表面。
一种多层结构的耐高温压力传感器，采用以上任一方案所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法加工而成，包括：SOI衬底，其第一表面上形成有电连接的压力敏感电阻和电连接层，第二表面上形成正对所述压力敏感电阻的压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；绝缘层，其形成在所述第一表面上；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形成正对所述压力腔的真空腔，所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的优选方案，所述多层结构的耐高温压力传感器还包括金属PAD和设置在所述SOI衬底上的电连接层，所述金属PAD贯穿所述绝缘层和所述硅键合层且分别与所述导电组件和所述电连接层电连接，所述电连接层与所述压力敏感电阻电连接。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的优选方案，所述多层结构的耐高温压力传感器还包括金属PAD，所述金属PAD贯穿所述绝缘层和所述硅键合层且分别与所述导电组件和所述电连接层电连接。
作为一种多层结构的耐高温压力传感器的优选方案，所述导电件包括沿所述第二玻璃层的厚度方向依次设置的第一子导电件和第二子导电件，所述第一子导电件靠近所述硅键合层设置，所述第一子导电件的直径沿自身长度方向增大后减小，所述第二子导电件的直径沿自身长度方向增大后减小，所述第一子导电件的最大直径大于所述第二子导电件的最大直径。
本发明的有益效果为：
本发明公开的多层结构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衬底和压力敏感电阻的作用，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，采用SOI衬底、绝缘层、硅键合层、第一玻璃层和第二玻璃层的五层结构加工而成的压力传感器，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，压力敏感电阻通过压力腔接收压力从而产生形变，使得压力敏感电阻的电阻率发生改变，形成电信号，从而输出电信号，该电信号通过导电组件输出至外部电路，实现对外界压力的检测，响应时间短。
本发明公开的多层结构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多层结构的耐高温压力传感器的剖面图；
图2是本发明具体实施例提供的多层结构的耐高温压力传感器的惠斯通电桥连接示意图；
图3是本发明具体实施例提供的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的流程图；
图4至图17是本发明具体实施例提供的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的示意图。
图中：
1、SOI衬底；11、顶层硅；110、第二表面；12、氧化层；13、背衬底；130、第一表面；101、压力敏感电阻；102、压力腔；103、感压膜片；104、电连接层；105、金属PAD；106、间隔槽；
2、绝缘层；
3、硅键合层；301、第六开口区域；302、第七开口区域；
4、第一玻璃层；401、压力孔；
5、第二玻璃层；501、真空腔；502、第三表面；503、第一喷砂槽；504、第四表面；505、第二喷砂槽；51、导电组件；511、导电件；5111、第一子导电件；5112、第二子导电件；512、导电凸台；
100、第一光刻胶层；200、第二光刻胶层。
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。
本实施例提供一种多层结构的耐高温压力传感器，如图1所示，包括依次叠设的第一玻璃层4、SOI衬底1、绝缘层2、硅键合层3及第二玻璃层5，SOI衬底1的第一表面130上形成有电连接的电连接层104和四个压力敏感电阻101，如图2所示，四个压力敏感电阻101采用惠斯通电桥连接，第二表面110上形成正对压力敏感电阻101的压力腔102，SOI衬底1正对压力腔102的区域形成感压膜片103。如图1所示，压力敏感电阻101正对压力腔102的边缘，使得压力敏感电阻101位于感压膜片103的应力最大处，从而尽可能提高压力传感器的灵敏度。硅键合层3形成在绝缘层2背离SOI衬底1的一侧，该硅键合层3由非晶硅材料制成。第一玻璃层4设置在第二表面110上，第一玻璃层4上设有沿厚度方向贯穿且正对压力腔102的压力孔401。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102的真空腔501，第二玻璃层5上形成与电连接层104电连接的导电组件51，导电组件51的一端凸设于第二玻璃层5背离硅键合层3的一侧。本实施例的真空腔501为压力传感器的感压膜片103提供了形变的空间，提高了其传感灵敏度，真空腔501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。
当外部压力作用在压力腔102内时，压力敏感电阻101通过压力腔102接收压力从而产生形变，使得压力敏感电阻101的电阻率发生改变，形成电信号，示例性的，压力敏感电阻101的形变使得由压力敏感电阻101组成的惠斯通电桥不平衡，从而输出电信号，该电信号通过导电组件51输出至外部电路。
需要说明的是，本实施例的绝缘层2为单层氧化硅，绝缘层2形成在第一表面130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102的侧壁沿SOI衬底1的厚度方向延伸，该压力腔102采用干法腐蚀刻蚀而成，第一玻璃层4上压力孔401为圆孔，压力孔401的直径小于SOI衬底1的压力腔102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。在其他实施例中，第一玻璃层4上压力孔401的直径还可以等于压力腔102的直径，且压力孔401与压力腔102同轴分布。在其他实施例中，压力腔102还可以采用湿法腐蚀刻蚀而成，此时压力腔102的侧壁与SOI衬底1的厚度方向呈夹角设置，沿压力腔102深度增加的方向，压力腔102的直径逐渐减小，此时第一玻璃层4上压力孔401的直径小于或者等于SOI衬底1的压力腔102的最大直径。
本实施例提供的多层结构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。
如图1所示，本实施例的多层结构的耐高温压力传感器还包括金属PAD 105，金属PAD 105贯穿绝缘层2和硅键合层3且分别与导电组件51和电连接层104电连接，这种结构增加了压力传感器的防水性能。具体地，本实施例的金属PAD 105的材料为金属，优选为Al、Ti、Au、Cu、Pt的至少一种，金属PAD 105可为圆形或者其他形状，本实施例不做具体限制，具体根据实际使用情况选定。
如图1所示，本实施例的电连接层104为引线层，引线层由浓硼制成，引线层位于压力敏感电阻101的一侧。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，背衬底13沿氧化层12的外周分布且与电连接层104之间形成间隔槽106，顶层硅11上设有压力腔102。具体地，背衬底13呈圆环形状，电连接层104和压力敏感电阻101均位于背衬底13围成的圆形腔内，背衬底13的存在增大了第二玻璃层5与硅键合层3的阳极键合面积，增加了第二玻璃层5与硅键合层3的连接强度，从而降低了第二玻璃层5从硅键合层3上脱落的概率。在其他实施例中，电连接层104还可以为欧姆接触层，欧姆接触层形成在压力敏感电阻101上，背衬底13与压力敏感电阻101之间形成间隔槽106。
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，本实施例提供的导电组件51包括电连接的导电件511和导电凸台512，导电件511与金属PAD 105接触且沿第二玻璃层5的厚度方向贯穿设置，导电凸台512设于第二玻璃层5的外侧，该导电凸台512为焊球，从而便于将压力传感器焊接在其他器件上，将压力传感器的电信号电传输至该器件上，实现两者的电气连接，从而提高压力传感器的可靠性。在其他实施例中，导电凸台512还可以呈其他形状，具体根据实际需要进行设置。其中，导电件511的材料为玻璃浆料或者铜等导电介质。
具体地，如图1所示，本实施例的导电件511包括沿第二玻璃层5的厚度方向依次设置的第一子导电件5111和第二子导电件5112，第一子导电件5111靠近硅键合层3设置，第一子导电件5111的直径沿自身长度方向增大后减小，第二子导电件5112的直径沿自身长度方向增大后减小，第一子导电件5111的最大直径大于第二子导电件5112的最大直径，这种结构使得导电件511牢固地卡在第二玻璃层5内，不会因经常承受应力而失效，增加了导电件511与第二玻璃层5的连接强度，降低了导电件511从第二玻璃层5内脱落的概率，减小了多层结构的耐高温压力传感器损坏的可能性。
本实施例还提供一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，用于加工上述多层结构的耐高温压力传感器，如图3至图17所示，包括步骤:
S1、提供SOI衬底1，在SOI衬底1的第一表面130上形成接触的压力敏感电阻101和电连接层104，该电连接层104为引线层，具体包括以下步骤。
S11、在第一表面130上形成第一光刻胶层100，如图4所示；
S12、第一次图形化第一光刻胶层100，形成第一开口区域，在第一开口区域注入淡硼，形成压力敏感电阻101，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130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，如图6所示，在第二开口区域注入浓硼，形成与压力敏感电阻101接触的引线层，此后，去掉已经图形化的第一光刻胶层100，如图7所示，重新在第一表面130上形成第一光刻胶层100；
S14、第三次图形化第一光刻胶层100，形成第三开口区域，刻蚀第三开口区域正对的SOI衬底1的背衬底13，剩余的背衬底13沿SOI衬底1的氧化层12的外周分布，背衬底13与引线层间隔设置，最后，去掉已经图形化的第一光刻胶层100，如图8所示。
需要说明的是，本实施例中形成在第一表面130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104还可以为欧姆接触层，欧姆接触层形成在压力敏感电阻101上，加工工艺S14与上述电连接层104为引线层时有所区别，具体的，在压力敏感电阻101上注入浓硼，形成与压力敏感电阻101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、在第一表面130、压力敏感电阻101及电连接层104上形成绝缘层2，如图9所示。
具体地，采用化学气相沉积工艺在第一表面130、压力敏感电阻101及电连接层104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，具体根据实际需要选定。
S3、在绝缘层2背离SOI衬底1的一侧形成硅键合层3，如图10所示。
具体地，采用化学气相沉积工艺在绝缘层2上制备以多晶硅或α-Si为材料的硅键合层3。
S4、在SOI衬底1的第二表面110上形成压力腔102，SOI衬底1正对压力腔102的区域形成感压膜片103，如图11所示，具体包括以下步骤：
S41、在第二表面110上形成第三光刻胶层；
S42、图形化第三光刻胶层，形成第八开口区域；
S43、刻蚀与第八开口区域对应的SOI衬底1的部分顶层硅11，形成压力腔102，其中，压力腔102的深度小于顶层硅11的厚度，此后，去掉已经图形化的第三光刻胶层。
需要说明的是，S4可以在S1至S3的任一步骤之前实施，具体根据实际需要选择加工顺序。
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之前，还包括制作金属PAD105，包括步骤：
S51、在硅键合层3上形成第二光刻胶层200；
S52、第一次图形化第二光刻胶层200，形成正对真空腔501的第四开口区域和正对间隔槽106的第五开口区域；
S53、刻蚀硅键合层3，形成正对第四开口区域的第六开口区域301和正对第五开口区域的第七开口区域302，最后，去掉已经图形化的第二光刻胶层200，在硅键合层3上重新形成第二光刻胶层200；
S54、第二次图形化第二光刻胶层200，形成正对电连接层104的第一接触孔；
S55、采用深硅刻蚀工艺刻蚀硅键合层3，形成正对第一接触孔的第二接触孔；
S56、采用RIE刻蚀工艺刻蚀绝缘层2，形成正对第二接触孔的第三接触孔，如图12所示；
S57、在第一接触孔、第二接触孔及第三接触孔内制作与电连接层104电连接的金属PAD 105，如图13所示，最后，去掉已经图形化的第二光刻胶层200，如图14所示。
需要说明的是，本实施例中形成在硅键合层3的光刻胶层均称为第二光刻胶层200。
具体地，形成金属PAD 105时，首先在第一接触孔、第二接触孔及第三接触孔内溅射金属层，再将非接触孔处多余的金属层采用湿法腐蚀去除，从而形成金属PAD 105。
需要说明的是，当电连接层104为欧姆接触层时，与每个压力敏感电阻101对应的欧姆接触层通过金属引线与金属PAD 105电连接，使得四个压力敏感电阻101连接成惠斯通电桥，背衬底13与压力敏感电阻101之间形成间隔槽106。
需要说明的是，形成第一接触孔、第二接触孔、第三接触孔可以在第四开口区域和第五开口区域之前实施，具体根据实际需要选择加工顺序。除去正对真空腔501的硅键合层3能够避免硅键合层3对感压膜片103的影响，保证感压膜片103的变形量，从而提高压力传感器的精度。
S6、在第二表面110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102的压力孔401，如图15所示。
执行步骤S6时，首先将第二表面110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110移动，在靠近顶层硅11的第二表面110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。
将第二玻璃层5键合在硅键合层3之前，还包括步骤：
S71、在第二玻璃层5的第三表面502上进行喷砂形成沿第二玻璃层5的厚度方向延伸的第一喷砂槽503，第三表面502与硅键合层3阳极键合，第一喷砂槽503的内径沿自身长度方向增大后减小；
S72、在第二玻璃层5与第三表面502正对的第四表面504上进行喷砂，形成与第一喷砂槽503连通的第二喷砂槽505，第二喷砂槽505的内径沿自身长度方向增大后减小，且第一喷砂槽503的最大内径大于第二喷砂槽505的最大内径。
需要说明的是，在S71中，在第二玻璃层5的第三表面502上形成有真空槽，第二玻璃层5与硅键合层3阳极键合后，真空槽成为真空腔501。其中，步骤S71和S72可以在S1至S6的任一步骤之前实施，具体根据实际需要选择加工顺序。
S8、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102的真空腔501，如图16所示。
执行步骤S8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。
S9、在第二玻璃层5上形成与引线层电连接的导电组件51，导电组件51的一端凸设于第二玻璃层5背离硅键合层3的一侧，包括步骤：
S91、向第一喷砂槽503和第二喷砂槽505内在真空环境下挤入导电材料，以形成与金属PAD 105接触的导电组件51的导电件511；
S92、在第四表面504上形成与导电件511接触的导电凸台512，导电凸台512凸设于第四表面504，如图17所示。
第一喷砂槽503和第二喷砂槽505内挤入的导电材料形成导电件511后，导电件511牢固地卡在第二玻璃层5内，不会因经常承受应力而失效，增加了导电件511与第二玻璃层5的连接强度，降低了导电件511从第二玻璃层5内脱落的概率，延长了多层结构的耐高温压力传感器的使用寿命。
需要说明的是，步骤S9和S7可以互换，但步骤S9必须在S6和S8之后实施。若是步骤S9在S6和S8中的任一步骤之前实施，由于阳极键合时所需要的温度有可能超过导电凸台512的熔化温度，从而造成导电凸台512熔化，使得压力传感器无法焊接在其他器件上。
本实施例提供的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，采用MEMS技术制备，加工工艺简单，绝缘层2起到保护SOI衬底1和压力敏感电阻101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，采用SOI衬底1、绝缘层2、硅键合层3、第一玻璃层4和第二玻璃层5的五层结构加工而成的体积较小的压力传感器适用于恶劣环境，增加了压力传感器的适用范围，加工而成的多层结构的耐高温压力传感器具有尺寸小、精度高、线性度高、易于批量制造以及成本低的优点。当外部压力作用在压力腔102内时，压力敏感电阻101通过压力腔102接收压力从而产生形变，使得压力敏感电阻101的电阻率发生改变，形成电信号，从而输出电信号，该电信号通过导电组件51输出至外部电路，实现对外界压力的检测，响应时间短。经测试知，该多层结构的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。
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)

1.一种多层结构的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，所述SOI衬底的第一表面上形成接触的压力敏感电阻和电连接层；
在所述第一表面、所述压力敏感电阻及电连接层上形成绝缘层；
在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧形成硅键合层；
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；
在所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。
2.根据权利要求1所述的多层结构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，形成所述压力敏感电阻和所述引线层时，包括步骤：
在所述第一表面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，在所述第一开口区域注入淡硼，形成所述压力敏感电阻；
第二次图形化所述第一光刻胶层，形成第二开口区域，在所述第二开口区域注入浓硼，形成与所述压力敏感电阻接触的所述引线层；
第三次图形化所述第一光刻胶层，形成第三开口区域，刻蚀所述第三开口区域正对的所述SOI衬底的背衬底，剩余的所述背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，所述背衬底与所述引线层间隔设置。
3.根据权利要求1所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合所述第二玻璃层之前，还包括步骤：
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，形成正对所述电连接层的第一接触孔；
刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第一接触孔的第二接触孔；
刻蚀所述绝缘层，形成正对所述第二接触孔的第三接触孔；
在所述第一接触孔、所述第二接触孔及所述第三接触孔内制作与所述电连接层电连接的金属PAD。
4.根据权利要求3所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述SOI衬底的背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，且所述背衬底与所述压力敏感电阻或所述电连接层之间形成间隔槽，在形成所述金属PAD之前，还包括步骤：
图形化所述第二光刻胶层，形成正对所述真空腔的第四开口区域和正对所述间隔槽的第五开口区域；
刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第四开口区域的第六开口区域和正对所述第五开口区域的第七开口区域。
5.根据权利要求3所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，将所述第二玻璃层键合在所述硅键合层之前，还包括步骤：
在所述第二玻璃层的第三表面上进行喷砂形成沿所述第二玻璃层的厚度方向延伸的第一喷砂槽，所述第三表面与所述硅键合层阳极键合，所述第一喷砂槽的内径沿自身长度方向增大后减小；
在所述第二玻璃层与所述第三表面正对的第四表面上进行喷砂，形成与所述第一喷砂槽连通的第二喷砂槽，所述第二喷砂槽的内径沿自身长度方向增大后减小，且所述第一喷砂槽的最大内径大于所述第二喷砂槽的最大内径。
6.根据权利要求5所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，在所述第二玻璃层上加工所述导电组件时，包括：
向所述第一喷砂槽和所述第二喷砂槽内在真空环境下挤入导电材料，以形成与所述金属PAD接触的所述导电组件的导电件；
在所述第四表面上形成与所述导电件接触的导电凸台，所述导电凸台凸设于所述第四表面。
7.一种多层结构的耐高温压力传感器，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法加工而成，包括：
SOI衬底，其第一表面上形成有电连接的压力敏感电阻和电连接层，第二表面上形成正对所述压力敏感电阻的压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；
绝缘层，其形成在所述第一表面上；
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形成正对所述压力腔的真空腔，所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。
8.根据权利要求7所述的多层结构的耐高温压力传感器，其特征在于，所述多层结构的耐高温压力传感器还包括金属PAD，所述金属PAD贯穿所述绝缘层和所述硅键合层且分别与所述导电组件和所述电连接层电连接。
9.根据权利要求8所述的多层结构的耐高温压力传感器，其特征在于，所述导电组件包括电连接的导电件和导电凸台，所述导电件与所述金属PAD接触且沿所述第二玻璃层的厚度方向贯穿设置，所述导电凸台设于所述第二玻璃层的外侧。
10.根据权利要求9所述的多层结构的耐高温压力传感器，其特征在于，所述导电件包括沿所述第二玻璃层的厚度方向依次设置的第一子导电件和第二子导电件，所述第一子导电件靠近所述硅键合层设置，所述第一子导电件的直径沿自身长度方向增大后减小，所述第二子导电件的直径沿自身长度方向增大后减小，所述第一子导电件的最大直径大于所述第二子导电件的最大直径。
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