CN202267554U - 带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片 - Google Patents

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刘胜
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Abstract

一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，包括：硅衬底、压敏电阻、金属导线、金属焊盘、保护层、屏蔽层cap、重掺杂硅导线，硅衬底上的压力膜片表面设有由数个压敏电阻组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层，数个压敏电阻经重掺杂硅导线、金属导线与保护层上的金属焊盘连接，其特征在于压力膜片与保护层之间设有一层用于改善传感器性能经过掺杂处理的屏蔽层cap，屏蔽层cap将保护层与压敏电阻隔离。本实用新型的优点是在压力膜片与保护层之间设有一层经过掺杂处理的屏蔽层，克服了压力传感器输出漂移的问题。

Description

带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片
技术领域
本实用新型涉及一种测量压力的器件，特别涉及一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片。
背景技术
硅压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。硅压阻式压力传感器已广泛用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制。
由于硅压阻式压力传感器的压敏电阻经过掺杂处理，压敏电阻里的载流子具有可移动的特点，所以压敏电阻的阻值随着外界电场的变化而改变，造成压力传感器输出漂移。目前尚未见到有关国内传感器制作厂商针对这现象进行改进的报道。
发明内容
本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片。本实用新型包括：硅衬底、压敏电阻、金属导线、金属焊盘、保护层、屏蔽层、重掺杂硅导线，硅衬底上的压力膜片表面设有由数个压敏电阻组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层，数个压敏电阻经重掺杂硅导线、金属导线与保护层上的金属焊盘连接，其特征在于压力膜片与保护层之间设有一层用于改善传感器性能经过掺杂处理的屏蔽层，屏蔽层将保护层与压敏电阻隔离。
本实用新型在传统硅压阻式压力传感器芯片的硅衬底与压力膜片之间增加了一层用于改善该压力传感器芯片性能的屏蔽层(简称：cap)。屏蔽层cap覆盖在压力传感器芯片的压敏电阻及相关结构上，并且经过掺杂处理。压敏电阻掺杂类型为N型或P型，屏蔽层cap的掺杂处理的类型与压敏电阻的掺杂处理的类型相反，即当压敏电阻为N型掺杂时，屏蔽层cap的掺杂类型为P型；当压敏电阻为P型掺杂时，屏蔽层cap的掺杂类型为N型。
屏蔽层cap经扩散或离子注入工艺制作。由于在硅压力传感器芯片的压敏电阻及相关结构上增加了一层硅屏蔽层cap，压敏电阻的稳定性得到提升。因为压敏电阻被掩埋在经过掺杂的屏蔽层cap下面，使得屏蔽层cap能够屏蔽外界或氧化层上的电荷对压敏电阻产生的影响。假如没有屏蔽层cap，压力传感器表面或氧化层上电荷形成的电场会慢慢消耗经过掺杂的压敏电阻，从而造成压力传感器输出漂移。增加的屏蔽层cap能够消除外界电荷的这种影响，从而让传感器具有非常稳定的输出。
压力芯片的保护层上设有数个接触孔，用来将压敏电阻电压信号引至芯片表面的金属焊盘，接触孔中填有金属。
本实用新型的优点是在压力膜片与保护层之间设有一层经过掺杂处理的屏蔽层，克服了压力传感器输出漂移的问题。
附图说明
图1本实用新型实施例一的横向剖面示意图；
图2本实用新型实施例一的俯视示意图；
图3本实用新型实施例二的横向剖面示意图；
图4本实用新型实施例二的俯视示意图。
图中：1硅压阻式压力传感器衬底、2压敏电阻、3金属焊盘、4接触孔、5屏蔽层cap、6保护层、7重掺杂硅导线、8金属导线
具体实施方式
实施例一
下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：
参见图1、图2，本实施例包括：硅压阻式压力传感器衬底1、压敏电阻2、金属焊盘3、接触孔4、屏蔽层cap 5、保护层6、重掺杂硅导线7、金属导线8。硅压阻式压力传感器衬底1上的压力膜片的表面设有四个压敏电阻2组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层6，四个压敏电阻2经重掺杂硅导线7、金属导线8、接触孔4与保护层6上的金属焊盘3连接。
本实用新型在硅压阻式压力传感器的压力膜片与保护层6之间增加了一层用于改善该压力传感器芯片性能的经过掺杂处理的屏蔽层cap 5。屏蔽层cap5将保护层6与压敏电阻2进行隔离，屏蔽保护层6上存在的电荷产生的电场，防止电场对下面的压敏电阻2产生影响。在本实施例中，屏蔽层cap5覆盖在整个压力膜片上。保护层上设有数个接触孔，将压敏电阻2的电压信号引至芯片表面的金属焊盘3。压敏电阻2经重掺杂硅导线7、金属导线8、接触孔4与金属焊盘3连接。
这种增加屏蔽层cap5的压力传感器在制作工艺上与普通硅压力传感器的工艺基本一致。所不同的是在进行压敏电阻2的扩散或离子注入后，增加一步屏蔽层5的扩散或注入，之后压敏电阻和屏蔽层可以进行一次退火。
实施例二
实施例二与实施例一相同，所不同的是屏蔽层cap5为环状，未完全覆盖住整个压力膜片，仅仅覆盖住压敏电阻2。这种形状的屏蔽层可能可以在力学方面减小对压力膜片带来的负面影响。参见图3、图4。

Claims (4)

1.一种带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，包括：硅衬底、压敏电阻、金属导线、金属焊盘、保护层、屏蔽层、重掺杂硅导线，硅衬底上的压力膜片表面设有由数个压敏电阻组成的惠斯通电桥，压力膜片上设有保护层，数个压敏电阻经重掺杂硅导线、金属导线与保护层上的金属焊盘连接，其特征在于压力膜片与保护层之间设有一层用于改善传感器性能经过掺杂处理的屏蔽层，屏蔽层将保护层与压敏电阻隔离。
2.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于屏蔽层掺杂处理的类型与压敏电阻掺杂处理的类型相反，即当压敏电阻为N型掺杂时，屏蔽层的掺杂类型为P型，当压敏电阻为P型掺杂时，屏蔽层的掺杂类型为N型相反。
3.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于所述压敏电阻掺杂类型为N型或P型。
4.根据权利要求1所述的带有屏蔽层的硅压阻式压力传感器芯片，其特征在于所述保护层上设有数个接触孔，接触孔中填有金属。
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