[发明专利]纳米硅薄膜四岛-梁-膜传感器芯片及其制备方法

权利要求书

1.纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片为正方形，采用单晶硅作为芯片材料，纳米硅作为敏薄电阻材料；芯片有效区域为正方形，其背面由4个大岛(2)和4个小岛(3)组成，小岛(3)位于大岛(2)之上；有效芯片区域的正面由1个中央梁(7)、2个边缘梁(4)、2片平膜区域(5)及2片梁膜区域(6)构成，中间梁(7)的中心位置位于芯片正面的中央，梁膜区域(6)中心与芯片中心在一条水平直线上，并关于芯片中心对称分布；2个边缘梁(4)中心位置与芯片中心在同一水平直线上，位于梁膜区域(6)的外端；平膜区域(5)位于梁膜区域(6)、中间梁(7)及边缘梁(4)之外的芯片有效区域内，大岛(4)和小岛(2)对称分布在梁膜区域(6)的背面，中间梁(7)和边缘梁(4)上设有纳米硅材料做成的电阻(1)。

2.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述芯片尺寸范围为：横向尺寸3mm～6mm，纵向尺寸为3～6mm，厚度200～300μm；所述有效芯片区域的尺寸范围为：横向尺寸2.5mm～4mm，纵向尺寸为2.5mm～4mm，厚度8～15μm。

3.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：背部腐蚀最大深度可在200～300μm。

4.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述中间梁为长方形，其尺寸范围为：横向尺寸150μm～200μm，纵向尺寸100～160μm，厚度10μm～20μm。

5.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述边缘梁为长方形，尺寸范围可在：横向尺寸150μm～200μm，纵向尺寸为50～80μm，厚度10μm～20μm。两个边缘梁中心位置距离芯片中心点的距离在1.3mm～1.7mm范围内。

6.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述大岛为正方形，其尺寸范围为：横向尺寸200μm～400μm，纵向尺寸为200～400μm，厚度50μm～100μm；小岛为正方形，尺寸范围为：横向尺寸150μm～250μm，纵向尺寸为150～250μm，厚度10μm～30μm；取芯片中心为坐标原点，则大岛(小岛)的中心坐标的绝对值范围为：横向尺寸为0.6mm～0.8mm，纵向尺寸可在0.3mm～0.5mm。

7.如权利要求7所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述大岛(小岛)的中心坐标为(0.75mm，0.47mm)、(-0.75mm，0.47mm)、(-0.75mm，-0.47mm)、(0.75mm，-0.47mm)。

8.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：所述梁膜区域为长方形，尺寸范围为：横向尺寸1.5mm～2mm，纵向尺寸为1mm～1.5mm，厚度10μm～20μm；梁膜区域中心距离芯片中心的距离为1.2mm～1.8mm。

9.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片，其特征在于：电阻弯两折，为U形，端头尺寸尺寸范围为：横向尺寸20μm～30μm，纵向尺寸20μm～30μm；拐角处尺寸范围可在：横向尺寸60μm～80μm，纵向尺寸15μm～25μm；电阻条总长度尺寸范围为100μm～150μm。

10.如权利要求1所述的纳米硅薄膜四岛—梁—膜传感器芯片的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)选用双面抛光的n型(100)晶向的单晶硅片；

(2)采用热氧化工艺在单晶硅片双面各生长一层SiO₂层，双面光刻，形成双面

对准记号，确保正面力敏电阻能准确布置在应力区域；

(3)背大膜和正面梁区的光刻腐蚀，在岛与键合玻璃之间形成有效限位距离；

(4)去除氧化层，再次热氧化制备SiO₂层；

(5)利用PECVD在双面沉积氮化硅薄膜；

(6)利用PECVD技术在芯片正面沉积掺硼纳米硅薄膜；

(7)光刻电阻条，形成力敏电阻条图形；

(8)正面蒸铝，制作铝引线；

(9)利用PECVD在双面沉积氮化硅层；

(10)背岛光刻腐蚀；

(11)正面制作铝引线孔；

(12)静电键合玻璃，封装。