CN116222839A - 一种感测元件及压力传感器 - Google Patents

一种感测元件及压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN116222839A
CN116222839A CN202310514513.3A CN202310514513A CN116222839A CN 116222839 A CN116222839 A CN 116222839A CN 202310514513 A CN202310514513 A CN 202310514513A CN 116222839 A CN116222839 A CN 116222839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
region
sensing element
substrate
protective layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310514513.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116222839B (zh
Inventor
温赛赛
邢昆山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Eboda Microsystem Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Suzhou Yiboda Optoelectronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Yiboda Optoelectronic Technology Co ltd filed Critical Suzhou Yiboda Optoelectronic Technology Co ltd
Priority to CN202310514513.3A priority Critical patent/CN116222839B/zh
Publication of CN116222839A publication Critical patent/CN116222839A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116222839B publication Critical patent/CN116222839B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00349—Creating layers of material on a substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00523—Etching material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/069—Protection against electromagnetic or electrostatic interferences
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种感测元件及压力传感器，其中感测元件包括：衬底，在其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；衬底设有至少一个压敏电阻区，压敏电阻区靠近第一表面，压敏电阻区具有压敏电阻连接区，压敏电阻连接区电接触至少两个接触区；至少一个保护层，覆盖于衬底的第一表面；至少一个第一保护环，位于压敏电阻区和衬底的第二表面之间；至少一个第二保护环，设于衬底内，且位于保护层和第一保护环之间；屏蔽层，设置在保护层的表面或者设置在保护层和压敏电阻区之间；其中，第一保护环、第二保护环和屏蔽层中的至少一个通过接触区和外电路连接。本发明规避衬底产生的游离电荷对压阻区域的影响，提高压力传感器的精度和长期稳定性。

Description

一种感测元件及压力传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其是指一种感测元件及压力传感器。
背景技术
压力传感器是一种将压强转换成电信号的传感器，在国内通常以压力传感器为代称，按照技术路线可分为压阻式、电容式、谐振式、压电式等。其中，压阻式压力传感器因为其制作工艺相对容易且成熟、量程覆盖面广、成本低等优势成为了商业化程度最高、应用最广泛的压力传感器。
在工业、军工等领域中压力传感器的长期稳定性的至关重要。作为压阻式压力传感器，较易受到外界电荷或电场的影响从而出现输出漂移、输出浮动等现象。其中，特别是压阻区域的上方，因为受到离子污染、固定电荷、外界电荷、辐射等因素的影响，容易形成一定的电荷积累。为了更清晰的说明原理，如图1所示，为简易的压阻式压力传感器截面图。当压敏电阻区域4及压阻连接区域5的上方保护层6产生了正电荷积累，负电荷会被吸引到上方从而形成一层负电荷积累或称为反型层。此时压阻区域的厚度较无电荷积累时变薄，从而压阻区域的电阻值发生变化，最终影响输出结果造成长期稳定性漂移。同时压阻区域的下方，即衬底，因为类似的原因同样也会形成游离电荷，造成长期稳定性问题。
众多学者及公司对上述问题展开了研究并贡献了诸多解决方案。学术上P. L. P.Hoa等人在文章“Influence of polycrystalline silicon as electrical shield onreliability and stability of piezoresistive sensors”中开创性地将多晶硅置于压阻区域上方，通过固定上方的电位减少外界电荷对压阻的影响。国内外公司撰写的大量的专利也有类似的解决方法，如CN110608819A、EP3832279A1、CN216410458U、US5231301A、US9790085B1。其中有采用金属、N+掺杂代替多晶硅的方案、有同时在压阻区和压阻引线区周围围绕一圈屏蔽环的方案。
但是，上述技术方案中未能很好地解决衬底，特别是压阻区域正下方游离电荷对压阻区域的影响。有些专利例如CN110608819A将衬底与屏蔽层/高电位连接以“吸附”衬底的游离电荷，但是这些连接点往往离压阻区域较远且因为衬底的高阻特性，高电势对压阻区域下方的游离电荷吸引能力不足，仍然有部分游离电荷可以对压阻区域造成影响，影响压力传感器的精确度。同时外部磁场可以通过底部未屏蔽的部分影响衬底、压阻区域和压阻连接区域的电荷，对压阻区域造成影响，也会影响压力传感器的精确度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种感测元件及压力传感器。
本发明所采用的技术方案如下：
一种感测元件，包括：
衬底，在其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底设有至少一个压敏电阻区，所述压敏电阻区靠近所述第一表面，所述压敏电阻区具有压敏电阻连接区，所述压敏电阻连接区电接触至少两个接触区；
至少一个保护层，覆盖于所述衬底的第一表面；
至少一个第一保护环，设于衬底内，且位于所述压敏电阻区和衬底的第二表面之间；
至少一个第二保护环，设于所述衬底内，且位于所述保护层和所述第一保护环之间；
屏蔽层，设置在所述保护层的表面或者设置在所述保护层和所述压敏电阻区之间；
其中，所述第一保护环、所述第二保护环和所述屏蔽层中的至少一个通过所述接触区和外电路连接。
其进一步的技术特征在于：所述第一保护环的掺杂物质和所述第二保护环的掺杂物质相同。
其进一步的技术特征在于：当所述屏蔽层设置在所述保护层的表面时，所述屏蔽层的材质为具有掺杂物质的掺杂多晶硅层、铝层、硅铬合金层、铂层、钛层和镍层中的一种。
其进一步的技术特征在于：当所述屏蔽层设置在所述保护层和所述压敏电阻区之间时，所述屏蔽层为具有掺杂物质的掺杂层。
其进一步的技术特征在于：所述掺杂物质为硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
其进一步的技术特征在于：每个接触区具有导电互连区域，所述导电互连区域用于通过所述接触区对所述压敏电阻区进行电偏置。
其进一步的技术特征在于：所述衬底的导电类型和所述压敏电阻区的导电类型相反。
其进一步的技术特征在于：当所述保护层为单层时，所述保护层为SiO2。
其进一步的技术特征在于：当所述保护层为多层时，所述保护层包括SiO2层和SiN层。
其进一步的技术特征在于：述衬底的第二表面开设中空区域。
一种压力传感器，包括信号处理单元和至少一个如上述所述的感测元件，所述信号处理单元将所述感测元件的压力信号转换成输出的电信号。
其进一步的技术特征在于：当感测元件有多个时，多个所述感测元件通过传感器调节电路耦合。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的感测元件通过设于压敏电阻区和衬底的第二表面之间的第一保护环在用来固定压敏电阻区下方的电位，并和位于保护层和第一保护环之间的第二保护环共同作用，在压敏电阻区的周围的屏蔽层固定电位从而降低外界及衬底产生的游离电荷对压敏电阻区的影响。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有的简易感测元件的截面图。
图2是本发明中感测元件的实施例一的示意图。
图3是本发明中感测元件的实施例二的示意图。
图4是本发明中感测元件的实施例三的示意图。
图5是本发明中感测元件的实施例四的示意图。
图6是本发明中感测元件的实施例五的示意图。
图7是本发明中感测元件的实施例六的示意图。
图8是本发明中感测元件的实施例七的示意图。
图9是本发明中感测元件的实施例八的示意图。
图10是本发明中感测元件的实施例九的示意图。
图11是本发明中感测元件的实施例十的示意图。
图12是本发明中感测元件的实施例十一的示意图。
图13是本发明中感测元件的实施例十二的示意图。
图14是本发明中感测元件的实施例十三的示意图。
图15是本发明中感测元件的实施例十四的示意图。
图16是本发明中感测元件的实施例十五的示意图。
图17是本发明的感测元件与无屏蔽层的感测元件和带屏蔽层和第二保护环的感测元件在不同的外电场下压阻区域的阻值变化图。
说明书附图标记说明：1、衬底；2、第一保护环；3、第二保护环；4、压敏电阻区；5、压敏电阻连接区；6、第一保护层；7、第二保护层；8、导电互连区域；801、接触区；9、屏蔽层；10、中空区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
实施例1：
如图2所示，一种感测元件，包括：
衬底1，在其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；衬底1设有至少一个压敏电阻区4，压敏电阻区4靠近第一表面，压敏电阻区4具有压敏电阻连接区5，压敏电阻连接区5电接触至少两个接触区801；
至少一个保护层，覆盖于衬底1的第一表面；
至少一个第一保护环2，设于衬底1内，且位于压敏电阻区4和衬底1的第二表面之间；
至少一个第二保护环3，设于衬底1内，且位于保护层和第一保护环2之间；
屏蔽层9，设置在保护层的表面；
其中，第一保护环2、第二保护环3和屏蔽层9连接，并通过接触区801和外电路连接。可以理解为，第一保护环2和第二保护环3以及屏蔽层9对压敏电阻区4及压敏电阻连接区5形成包围。
在本实施例中，衬底1由单晶硅或多晶硅制成，其中，选用单晶硅做衬底，保证生长的外延层的方向和衬底一致，保证了结构的致密性，稳定性，在整个晶体中都是长程有序，而不是在单个的小单元内是长程有序。选用多晶硅易于控制金氧半场效晶体管的临界电压，栅下的接触面缺陷少，多晶硅熔点高，使得元件可以在高温下沉积栅极材料以增进元件效能。
在本实施例中，第一保护环2的制作工艺如下：首先在衬底1上注入或扩散一层重掺杂的第一保护环2，重掺杂的平均浓度超过1×1018/cm3，然后外延一层与衬底1相同的物质；或者，使用高能量的离子注入技术将掺杂物质打入衬底1较深的位置可以理解为靠近第二表面，这样避免使用外延工艺降低了成本，但是会造成部分掺杂遗留在浅层影响后续压阻掺杂的工艺，因此对工艺水平要求较高。
在本实施例中，第一保护环2的掺杂物质和第二保护环3的掺杂物质相同。屏蔽层9的材质为具有掺杂物质的掺杂多晶硅层。具体地，上述掺杂物质为硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
在本实施例中，每个接触区801具有导电互连区域8，导电互连区域8用于通过接触区801对压敏电阻区4进行电偏置。
在本实施例中，衬底1的导电类型和压敏电阻区4的导电类型相反。具体地，衬底1的导电类型为p型并且压敏电阻区4的导电类型可以是n型，或者，衬底1的导电类型可以是n型并且压敏电阻区4的导电类型可以是p型。
在本实施例中，保护层有两层，为便于描述，分别定义为第一保护层6和第二保护层7，其中第一保护层6为SiO2层，第二保护层7为SiN层。需要说明的是，保护层也可只有一层SiO2层，只要保护层具备一定的绝缘性即可。
在本实施例中，衬底1的第二表面开设中空区域10，中空区域10可以是通过衬底1的第二表面开设的凹槽或缺口形成。
实施例2：
如图3所示，和实施例1的不同之处在于，第一保护环2和第二保护环3均通过接触区801和外电路连接。
实施例3：
如图4所示，和实施例1的不同之处在于，第一保护环2不与第二保护环3和屏蔽层9连接，且不通过接触区801和外电路连接，该情况下，由于第一保护环2为金属材料，虽然不连接第二保护环3、屏蔽层9以及外电路，但其自身性能依旧对游离的电荷具有一定的吸收能力。
实施例4：
如图5所示，和实施例1的不同之处在于，第一保护环2通过接触区801仅和外电路连接。
实施例5：
如图6所示，和实施例1的不同之处在于，第一保护环2和屏蔽层9连接，并通过接触区801和外电路连接。
实施例1-实施例5的感测元件的制作方法如下：
S1、在硅片上注入或扩散一层重掺杂的第一保护环2，然后外延一层与衬底1相同的物质；或者，使用高能量注入技术将掺杂物质打入衬底1较深的位置，形成第一保护环2。
S2、通过多次光刻及注入或掺杂工艺形成压敏电阻区4、压敏电阻连接区5和第二保护环3。其中，第一保护环2的掺杂物质和第二保护环3的掺杂物质相同，掺杂物质可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种；压敏电阻区4的掺杂物质和压敏电阻连接区5的掺杂物质相同，掺杂物质可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
S3、通过热氧或LPCVD（低压气相沉积）或PECVD（等离子增强气相沉积）等方法形成一层30nm-1500nm的第一保护层6即SiO2层。
S4、通过LPCVD或PECVD等方法形成一层100nm-1500nm的多晶硅层并通过光刻刻蚀去除，形成屏蔽层9；
通过LPCVD/PECVD等方法形成一层30nm-3000nm的第二保护层7即SiN层，由于保护层可以仅有一层SiO2层，因此步骤并非必须。
S5、通过光刻刻蚀将导电互连区域8暴露出来。
S6、光刻并溅射或蒸发一层100nm-1500nm的铝层或硅铬合金层或铂层或钛层或镍层并剥离，形成接触区801或者，溅射或蒸发一层100nm-1500nm的铝层或硅铬合金层或铂层或钛层或镍层并通过光刻刻蚀去除，形成接触区801。
S7、在衬底1的第二表面光刻刻蚀出窗口并通过腐蚀或深硅刻蚀刻出中空区域10。
实施例6：
如图7所示，和实施例1的不同之处在于：屏蔽层9，设置在保护层和压敏电阻区4之间；具体地，屏蔽层9是通过光刻及注入或掺杂工艺形成与压敏电阻区4中掺杂物质不同的掺杂层，可见与实施例1-实施例5中的屏蔽层9的成型方式不同，因此屏蔽层9的位置也不同。
其中，第一保护环2、第二保护环3和屏蔽层9相连，并通过接触区801和外电路连接。
实施例7：
如图8所示，和实施例6的不同之处在于，第一保护环2和第二保护环3均通过接触区801和外电路连接。
实施例8：
如图9所示，和实施例6的不同之处在于，第一保护环2不与第二保护环3和屏蔽层9连接，且不通过接触区801和外电路连接，该情况下，由于第一保护环2为金属材料，虽然不连接第二保护环3、屏蔽层9以及外电路，但其自身性能依旧对游离的电荷具有一定的吸收能力。
实施例9：
如图10所示，和实施例6的不同之处在于，第一保护环2通过接触区801仅和外电路连接。
实施例10：
如图11所示，和实施例6的不同之处在于，第一保护环2和屏蔽层9连接，并通过接触区801和外电路连接。
实施例6-实施例10的感测元件的制作方法如下：
S1、在硅片上注入/扩散一层重掺杂的第一保护环2，然后外延一层与衬底1相同的物质；或者，使用高能量注入技术将掺杂物质打入衬底1中较深的位置，形成第一保护环2。
S2、通过多次光刻及注入或掺杂工艺形成压敏电阻区4、压敏电阻连接区5和第二保护环3。其中，第一保护环2的掺杂物质和第二保护环3的掺杂物质相同，可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种；压敏电阻区4的掺杂物质和压敏电阻连接区5的掺杂物质相同，可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
S3、通过光刻及注入或掺杂工艺形成与压阻区域不同的掺杂层即屏蔽层9，掺杂物质可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
S4、通过热氧或LPCVD（低压气相沉积）或PECVD（等离子增强气相沉积）等方法形成一层30nm-1500nm的第一保护层6即SiO2保护层。
通过LPCVD/PECVD等方法形成一层30nm-3000nm的第二保护层7即SiN保护层，由于保护层可仅有一层SiO2保护层，因此步骤并非必须。
S5、通过光刻刻蚀将导电互连区域8暴露出来。
S6、光刻并溅射或蒸发一层100nm-1500nm的铝层或硅铬合金层或铂层或钛层或镍层并剥离，形成接触区801，或者，溅射或蒸发一层100nm-1500nm的铝层或硅铬合金层或铂层或钛层或镍层并通过光刻刻蚀去除，形成接触区801。
S7、在衬底1的第二表面光刻刻蚀出窗口并通过腐蚀或深硅刻蚀刻出中空区域10。
实施例11：
如图12所示，和实施例1的不同之处在于，屏蔽层9为铝层。
其中，所述第一保护环2、所述第二保护环3和所述屏蔽层9同时连接，并通过接触区801和外电路连接。
实施例12：
如图13所示，实施例11的不同之处在于，第一保护环2和所述第二保护环3连接，并通过接触区801和外电路连接。
实施例13：
如图14所示，和实施例11的不同之处在于，第一保护环2不与第二保护环3和屏蔽层9连接，且不通过接触区801和外电路连接，该情况下，由于第一保护环2为金属材料，虽然不连接第二保护环3、屏蔽层9以及外电路，但其自身性能依旧对游离的电荷具有一定的吸收能力。
实施例14：
如图15所示，和实施例11的不同之处在于，第一保护环2通过接触区801仅和外电路连接。
实施例15：
如图16所示，和实施例11的不同之处在于，第一保护环2和屏蔽层9连接，并通过接触区801和外电路连接。
实施例11-实施例15的感测元件的制作方法如下：
S1、在硅片上注入或扩散一层重掺杂的第一保护环2，然后外延一层与衬底1相同的物质；或者，使用高能量注入技术将掺杂物质打入衬底1中较深的位置，形成第一保护环2。
S2、通过多次光刻及注入或掺杂工艺形成压敏电阻区4、压敏电阻连接区5和第二保护环3。其中，第一保护环2的掺杂物质和第二保护环3的掺杂物质相同，可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种；压敏电阻区4的掺杂物质和压敏电阻连接区5的掺杂物质相同，可以是硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
S3、通过热氧或LPCVD（低压气相沉积）或PECVD（等离子增强气相沉积）等方法形成一层30nm-1500nm的第一保护层6即SiO2保护层。
通过LPCVD或PECVD等方法形成一层30nm-3000nm的第二保护层7即SiN保护层，由于保护层可以仅有一层SiO2层，因此步骤并非必须。
S4、通过光刻刻蚀将导电互连区域8暴露出来。
S5、光刻并溅射或蒸发一层100nm-1500nm的铝层或硅铬合金层或铂层或钛层或镍层并剥离，同时形成接触区801和屏蔽层9，或者，溅射或蒸发一层100nm-1500nm的铝层或硅铬合金层或铂层或钛层或镍层并通过光刻刻蚀去除，同时形成接触区801和屏蔽层9。
S6、在衬底1的第二表面光刻刻蚀出窗口并通过腐蚀或深硅刻蚀刻出中空区域10。
综上所述：
实施例1-实施例5之间的区别在于：第一保护环2与外电路的连接方式。
实施例6-实施例10与其他实施例相比，其优势在于在中空区域10上方的薄膜区域产生的残余应力较小，且因为薄膜区域相对较薄，压力在薄膜产生的应力较大，灵敏度相应较大。
实施例11-实施例15与其他实施例相比，其优势在于屏蔽层9和接触区801为一体成型，制作方法的步骤较少，成本较低。
在另外一些实施例中，一种压力传感器，包括信号处理单元和至少一个如实施例1-实施例15任意一个实施例所提供的感测元件，信号处理单元将所述感测元件的压力信号转换成输出的电信号。当然，感测元件可以有多个，多个感测元件通过传感器调节电路耦合。
由于试验过程存在不确定性，且试验一次成本较高，因此通过工艺仿真将本发明所提供的感测元件与无屏蔽层的感测元件、带屏蔽层和第二保护环的感测元件在不同的外电场下压阻区域的阻值进行比较，如图17所示，可以看出，无屏蔽层的感测元件的阻值变化最大；使用带屏蔽层和第二保护环的感测元件即背景技术中公开文献提供现有的传感器的阻值变化相对平缓，说明屏蔽层的存在有效地降低了电场对压敏电阻阻值的影响；本发明所提供的感测元件的阻值变化率进一步下降，说明进一步降低游离电荷对压敏电阻阻值的影响。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，或一体地连接；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。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种感测元件，其特征在于：包括：
衬底（1），在其厚度方向具有相对的第一表面和第二表面；所述衬底（1）设有至少一个压敏电阻区（4），所述压敏电阻区（4）靠近所述第一表面，所述压敏电阻区（4）具有压敏电阻连接区（5），所述压敏电阻连接区（5）电接触至少两个接触区（801）；
至少一个保护层，覆盖于所述衬底（1）的第一表面；
至少一个第一保护环（2），设于所述衬底（1）内，且位于所述压敏电阻区（4）和所述衬底（1）的第二表面之间；
至少一个第二保护环（3），设于所述衬底（1）内，且位于所述保护层和所述第一保护环（2）之间；
屏蔽层（9），设置在所述保护层的表面或者设置在所述保护层和所述压敏电阻区（4）之间；
其中，所述第一保护环（2）、所述第二保护环（3）和所述屏蔽层（9）中的至少一个通过所述接触区（801）和外电路连接。
2.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：所述第一保护环（2）的掺杂物质和所述第二保护环（3）的掺杂物质相同。
3.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：当所述屏蔽层（9）设置在所述保护层的表面时，所述屏蔽层（9）的材质为具有掺杂物质的掺杂多晶硅层、铝层、硅铬合金层、铂层、钛层和镍层中的一种。
4.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：当所述屏蔽层（9）设置在所述保护层和所述压敏电阻区（4）之间时，所述屏蔽层（9）为具有掺杂物质的掺杂层。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的感测元件，其特征在于：所述掺杂物质为硼、铟、砷、磷和锑中的一种。
6.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：每个接触区（801）具有导电互连区域（8），所述导电互连区域（8）用于通过所述接触区（801）对所述压敏电阻区（4）进行电偏置。
7.根据权利要求1所述感测元件，其特征在于：所述衬底（1）的导电类型和所述压敏电阻区（4）的导电类型相反。
8.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：当所述保护层为单层时，所述保护层为SiO2。
9.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：当所述保护层为多层时，所述保护层包括SiO2层和SiN层。
10.根据权利要求1所述的感测元件，其特征在于：所述衬底（1）的第二表面开设中空区域（10）。
11.一种压力传感器，其特征在于：包括信号处理单元和至少一个如权利要求1-10任一项所述的感测元件，所述信号处理单元将所述感测元件的压力信号转换成输出的电信号。
12.根据权利要求11所述的压力传感器，其特征在于：当感测元件有多个时，多个所述感测元件通过传感器调节电路耦合。
CN202310514513.3A 2023-05-09 2023-05-09 一种感测元件及压力传感器 Active CN116222839B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310514513.3A CN116222839B (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种感测元件及压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310514513.3A CN116222839B (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种感测元件及压力传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116222839A true CN116222839A (zh) 2023-06-06
CN116222839B CN116222839B (zh) 2023-07-18

Family

ID=86569929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310514513.3A Active CN116222839B (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种感测元件及压力传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116222839B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2029094A (en) * 1978-08-28 1980-03-12 Babcock & Wilcox Co Pressure transducers having piezoresistive strain gauges and methods of manufacturing such transducers
CN1432801A (zh) * 2003-02-28 2003-07-30 北京大学 Mems压阻式压力传感器芯片及其制备方法
US20060278012A1 (en) * 2005-05-30 2006-12-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor pressure sensor
CN103063339A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 刘胜 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片
CN104241242A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 接地屏蔽结构及半导体器件
CN105043609A (zh) * 2015-08-28 2015-11-11 沈阳仪表科学研究院有限公司 一种微机械硅压力敏感芯片
CN211013319U (zh) * 2019-12-24 2020-07-14 无锡芯感智半导体有限公司 一种mems压力传感器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2029094A (en) * 1978-08-28 1980-03-12 Babcock & Wilcox Co Pressure transducers having piezoresistive strain gauges and methods of manufacturing such transducers
CN1432801A (zh) * 2003-02-28 2003-07-30 北京大学 Mems压阻式压力传感器芯片及其制备方法
US20060278012A1 (en) * 2005-05-30 2006-12-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor pressure sensor
CN103063339A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 刘胜 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片
CN104241242A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 接地屏蔽结构及半导体器件
CN105043609A (zh) * 2015-08-28 2015-11-11 沈阳仪表科学研究院有限公司 一种微机械硅压力敏感芯片
CN211013319U (zh) * 2019-12-24 2020-07-14 无锡芯感智半导体有限公司 一种mems压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN116222839B (zh) 2023-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10955304B2 (en) N-implant electrical shield for piezo-resistor sensor
US7448278B2 (en) Semiconductor piezoresistive sensor and operation method thereof
JP3344138B2 (ja) 半導体複合センサ
EP2878940B1 (en) MEMS pressure sensor field shield layout for surface charge immunity in oil filled packaging
US20210175410A1 (en) Semiconductor stress sensor
US20150135854A1 (en) Mems pressure sensor field shield layout for surface charge immunity in oil filled packaging
CN110274712B (zh) 压阻式传感器
US4660065A (en) Hall effect device with surface potential shielding layer
CN104425485A (zh) 一种硅压阻式压力传感器芯片
CN112880883A (zh) 压力传感器及其制造方法
JPH1090298A (ja) 光学半導体素子およびその製造方法
CN116222839B (zh) 一种感测元件及压力传感器
JP5434491B2 (ja) 半導体基板の評価方法及び半導体デバイスの製造方法
CN116222838B (zh) 感测元件及压力传感器
CN216410458U (zh) 压力传感器
CN101005097A (zh) 半导体压阻式传感器及其操作方法
EP0162165A2 (en) A Hall effect device and method for fabricating such a device
US10734423B2 (en) Semiconductor switching device separated by device isolation
JP2002162303A (ja) 圧力センサ
JP2005019636A (ja) 薄膜ダイオード及び薄膜トランジスタ
US11372061B2 (en) Hall effect sensor devices and methods of forming hall effect sensor devices
JP3170221B2 (ja) 半導体放射線検出素子
CN214702569U (zh) 压力传感器
JP2004296469A (ja) ホール素子
JP2019002781A (ja) 圧力センサおよび圧力センサの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wen Saisai

Inventor before: Wen Saisai

Inventor before: Xing Kunshan

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Room 1701, 17 / F, building 6, smart Valley Park, Taihu Software Industrial Park, No. 1421, Wuzhong Avenue, Yuexi street, Wuzhong District, Suzhou, Jiangsu 215000

Patentee after: Suzhou Eboda Microsystem Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 1701, 17 / F, building 6, smart Valley Park, Taihu Software Industrial Park, No. 1421, Wuzhong Avenue, Yuexi street, Wuzhong District, Suzhou, Jiangsu 215000

Patentee before: Suzhou yiboda Optoelectronic Technology Co.,Ltd.