一種壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測(cè)量領(lǐng)域，更具體地，涉及一種傳感器，尤其涉及一種壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器利用的是單晶硅材料的壓阻效應(yīng)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于氣壓、高度等領(lǐng)域的測(cè)量和控制中。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電路就可以得到正比于力變化的電信號(hào)。
[0003]目前被大批量生產(chǎn)和使用的壓力傳感器都是在N型硅襯底上制作出P型壓敏電阻，通常做法是在單晶硅膜片上通過(guò)離子注入的方式形成重?fù)诫s區(qū)、輕摻雜區(qū)。目前壓力傳感器在生產(chǎn)的過(guò)程中，先將硅片鍵合減薄后，再將其制作成壓敏電阻。這樣的生產(chǎn)工藝很容易引起膜片的塑性變形，使最終的壓敏電阻偏離設(shè)計(jì)值，出現(xiàn)壓阻不對(duì)稱(chēng)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了傳感器的性能。而且，該工藝方法，使得重?fù)诫s區(qū)、輕摻雜區(qū)位于壓敏電阻膜片的外表面一側(cè)，其與外界環(huán)境直接接觸。當(dāng)該壓力傳感器工作在條件惡劣的環(huán)境下時(shí)，外界的酸堿物質(zhì)、粉塵等雜質(zhì)會(huì)對(duì)壓敏電阻帶來(lái)影響，大大降低了壓力傳感器的可靠程度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種壓力傳感器的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種壓力傳感器，包括具有內(nèi)腔的襯底，所述襯底的上表面通過(guò)絕緣層鍵合有懸置在內(nèi)腔上方的壓敏電阻膜層，所述壓敏電阻膜層包括單晶硅片，還包括形成在單晶硅片鄰近內(nèi)腔一側(cè)的重?fù)诫s區(qū)、輕摻雜區(qū)；在所述單晶硅片的上端對(duì)應(yīng)地設(shè)置有貫通至重?fù)诫s區(qū)的凹槽，所述凹槽中設(shè)置有連接重?fù)诫s區(qū)的金屬部。
[0006]優(yōu)選地，所述重?fù)诫s區(qū)、輕摻雜區(qū)分別設(shè)置有多個(gè)。
[0007]優(yōu)選地，其中，每個(gè)重?fù)诫s區(qū)上方的凹槽連通在一起，構(gòu)成一分布在單晶硅片上端的環(huán)形槽。
[0008]優(yōu)選地，所述凹槽的橫截面呈矩形或倒立的梯形。
[0009]優(yōu)選地，所述絕緣層為二氧化硅。
[0010]本實(shí)用新型的壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形成壓敏電阻膜層的重?fù)诫s區(qū)、輕摻雜區(qū)位于單晶硅片的下端，從而可以使壓敏電阻膜層的敏感部分與外界隔離開(kāi)來(lái)，可以避免外界酸堿物質(zhì)、粉塵顆粒等雜質(zhì)對(duì)壓敏電阻膜層敏感部分所帶來(lái)的影響，提高了壓力傳感器的可靠程度，并使該壓力傳感器可以應(yīng)用到環(huán)境惡劣的條件下。同時(shí)，本實(shí)用新型的壓力傳感器，用于電信號(hào)引出的金屬部位于凹槽內(nèi)，從而可以保護(hù)該金屬部不受損壞。例如在劃片工藝過(guò)程中，凹槽可以保護(hù)該金屬部不受飛濺的硅渣所帶來(lái)的劃傷，從而確保該金屬部與外界連接的穩(wěn)定性。
[0011]本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，目前壓力傳感器在生產(chǎn)的過(guò)程中，先將硅片鍵合減薄后，再將其制作成壓敏電阻。這樣的生產(chǎn)工藝很容易引起膜片的塑性變形。因此，本實(shí)用新型所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒(méi)有預(yù)期到的，故本實(shí)用新型是一種新的技術(shù)方案。
[0012]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0013]被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0014]圖1是本實(shí)用新型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2至圖5是本實(shí)用新型壓力傳感器制造方法的工藝流程示意圖。
[0016]圖6是本實(shí)用新型壓力傳感器的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0018]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0019]對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0020]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0021]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0022]參考圖1，本實(shí)用新型提供的一種壓力傳感器，其包括襯底I以及鍵合在襯底I上端的壓敏電阻膜層，其中，在所述襯底I上設(shè)置有內(nèi)腔8，鍵合在襯底I上端的壓敏電阻膜層懸置在內(nèi)腔8的上方，并使該內(nèi)腔8具有一定的真空度。
[0023]本實(shí)用新型中，壓敏電阻膜層與襯底I均采用單晶硅材料，為了保證壓敏電阻膜層與襯底I之間的絕緣，在壓敏電阻膜層與襯底I之間還設(shè)置有絕緣層2，該絕緣層2優(yōu)選采用二氧化硅材料。壓敏電阻膜層作為壓力傳感器的敏感結(jié)構(gòu)，其包括單晶硅片3，在所述單晶硅片3上例如可通過(guò)離子注入的方式形成有重?fù)诫s區(qū)5、輕摻雜區(qū)4，摻雜的材料可以是硼元素。單晶硅片3經(jīng)過(guò)輕摻雜后，成為P型壓敏電阻。在單晶硅片上進(jìn)行重?fù)诫s、輕摻雜的工藝屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體贅述。
[0024]本實(shí)用新型的壓力傳感器中，所述重?fù)诫s區(qū)5、輕摻雜區(qū)4位于單晶硅片3上鄰近內(nèi)腔8的一側(cè)；參考圖1的視圖方向，重?fù)诫s區(qū)5、輕摻雜區(qū)4位于單晶硅片3的下端，這就將輕摻雜區(qū)4與外界隔離開(kāi)來(lái)，從而可以避免外界酸堿物質(zhì)、粉塵顆粒與輕摻雜區(qū)4接觸，提高了壓力傳感器的可靠程度。
[0025]為了將壓敏電阻的電信號(hào)引出，在所述單晶硅片3的上端設(shè)置有凹槽6，該凹槽6從單晶硅片3的上端貫通至重?fù)诫s區(qū)5，從而將重?fù)诫s區(qū)5露出；在所述凹槽6中設(shè)置有連接重?fù)诫s區(qū)5的金屬部7，例如可將金屬部7沉積在重?fù)诫s區(qū)5的上表面，從而使輸出的電信號(hào)從壓敏電阻膜層的上表面引出。其中，所述凹槽6的橫截面可以是矩形或倒立的梯形等。
[0026]本實(shí)用新型的壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形成