CN216081842U - 一种mems压阻式压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一种MEMS压阻式压力传感器，包括硅片、设置在硅片上金属引线、欧姆接触区和电阻，所述硅片的底面采用深硅刻蚀制备一背腔，电阻沿110方向设置在背腔的应力敏感位置，每个电阻的边缘与欧姆接触区接触，以确保惠斯通电桥导通，欧姆接触区与金属引线一起将传感器中产生的电信号与电极导通。本实用新型采用大面积欧姆接触区的方式，将金属引线缩小至金属焊盘大小，极大的提高了传感器芯片的经济性，同时其性能保持不变。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一种MEMS压阻式压力传感器。
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可用的输出的电信号的器件或装置。属于生活中最常见的一类传感器，同时其应用广泛，在工业生产、交通运输设备、航空航天、医疗设备等各行各业均有广泛且深入的应用。现有的MEMS压阻式压力传感器的制备过程中，均需要制备欧姆接触区从而将硅片上的电信号传递给电极。金(Au)是使用的最为普遍的电极材料，其余的金属材料还有铝(Al)、铬(Cr)等，由于金(Au)与大多数物质都不发生反应，同时其导电性仅次于银，因此金可以作为最佳的欧姆接触区以及金属引线材料，由于市场对廉价压力传感器的需求，不少生产厂家选用价格便宜的Al来制造欧姆接触区，这使得传感器的一部分性能下降，因此研发一种既能廉价，又可以使传感器导电性极好的压力传感器具有极高的市场价值与实际应用价值。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种MEMS压阻式压力传感器，拥有超大的欧姆接触区，只在电极部分使用昂贵的金(Au)，其留在芯片表面的金(Au)相较于其他方法将大大降低，达到降低成本的同时，传感器的导电性能优异。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种MEMS压阻式压力传感器，包括硅片、设置在硅片上金属引线、欧姆接触区和电阻，所述硅片的底面采用深硅刻蚀制备一背腔，电阻沿110方向设置在背腔的应力敏感位置，每个电阻的边缘与欧姆接触区接触，以确保惠斯通电桥导通，欧姆接触区与金属引线一起将传感器中产生的电信号与电极导通。
优选地，所述硅片采用本征硅或高阻硅片，其表面采用热氧化法或者沉积法设置有一层SiO2。
优选地，所述电阻采用扩散法或离子注入法制造在硅片上。
优选地，如传感器为绝压传感器，则还包括一底部玻璃，采用阳极键合技术与硅片键合在一起，构成真空腔。
本实用新型采用大面积欧姆接触区的方式，将金属引线缩小至金属焊盘大小，极大的提高了传感器芯片的经济性，同时其性能保持不变。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种MEMS压阻式压力传感器的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，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，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型的一种MEMS压阻式压力传感器，包括硅片、设置在硅片上金属引线1、欧姆接触区2和电阻3，所述硅片的底面采用深硅刻蚀制备一背腔4，背腔制备后，硅片上表面的背腔4区域厚度降低，表现为薄膜性质，电阻3沿110方向设置在背腔4(即薄膜)的应力敏感位置，每个电阻3的边缘与欧姆接触区2接触，以确保惠斯通电桥导通，欧姆接触区2与金属引线1一起将传感器中产生的电信号与电极(外部电路)导通。所述硅片采用本征硅或高阻硅片，其表面采用热氧化法或者沉积法设置有一层SiO2。所述电阻采用扩散法或离子注入法制造在硅片上，电阻的排布采用110方向。如传感器为绝压传感器，则采用阳极键合技术将玻璃与硅片键合再一起，构成真空腔；表压传感器则不用。
目前，在普通的硅压阻式压力传感器中，金属引线往往直接连接电阻，同时包含金属焊盘，本实用新型中，采用大面积欧姆接触区的方式，将金属引线缩小至金属焊盘大小，只在电极部分使用昂贵的金(Au)，采用这样的方法，传感器上金(Au)的使用量将大大降低，制造过程中更多的金Au则可以被重新收集，同时由于采用金Au的导电性优于其他金属，在传感器过载或者在危险环境下使用时，其因为大电流损坏的概率将低于使用其他金属的传感器，因此在制备过程中，如果采用大面积欧姆接触区来代替大部分的金属引线，可以将留在硅片表面的贵金属含量降到最低，这将在大批量的生产中节省大量的贵金属资源，同时其传感器性能在同样的芯片设计下将优于使用其他金属作为引线的传感器。
本实用新型采用扩大欧姆接触区的方式代替金属导线，由于欧姆接触区是重掺杂区，因此具有超低的电阻以及较高的导电特性，将欧姆接触区直接当作金属引线来使用，只在电极部分使用昂贵的金(Au)，采用这样的方法，传感器上金的使用量将大大降低。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种MEMS压阻式压力传感器，其特征在于：包括硅片、设置在硅片上金属引线(1)、欧姆接触区(2)和电阻(3)，所述硅片的底面采用深硅刻蚀制备一背腔(4)，电阻(3)设置在背腔(4)的应力敏感位置，每个电阻(3)的边缘与欧姆接触区(2)接触，以确保惠斯通电桥导通，欧姆接触区(2)与金属引线(1)一起将传感器中产生的电信号与电极导通。
2.如权利要求1所述的一种MEMS压阻式压力传感器，其特征在于：所述硅片采用本征硅或高阻硅片，其表面设置有一层SiO2。
3.如权利要求1所述的一种MEMS压阻式压力传感器，其特征在于：所述电阻的排布采用110方向。
4.如权利要求1所述的一种MEMS压阻式压力传感器，其特征在于：还包括一底部玻璃，采用阳极键合技术与硅片键合在一起，构成真空腔。
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