[发明专利]一种压力传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

自从人们发现了半导体硅的压阻效应以来，压阻型压力传感器得到了迅速的发展和推广。压阻效应指的是在材料受到压力作用时，其电阻或电阻率发生明显变化的物理现象。

目前广泛使用的一种压力传感器的剖面图如图1所示，其中标号101指的是Si₃N₄，标号102指的是SiO₂，标号103指的是Al，标号104指的是Si衬底。该压力传感器的核心是位于密封空腔上方的包括压阻电桥电路的薄膜结构。该压力传感器的压敏结构和电路均制作于器件上方，并且带有感知外界压力功能的薄膜结构不能倒置，使得这种结构的压力传感器只能通过引线键合的方式向外引出电信号。而对于现代电子产品的封装而言，由于引线键合技术具有互连延时长、电感大、封装效率低、与圆片级封装不兼容等缺点而不利于这种结构的压力传感器的制备。

另一种压力传感器结构是通过倒装键合的方式来引出压力传感器的电信号，其虽然避免了引线键合对压力传感器器件尺寸和封装的负面的影响，但是其仍然需要在系统版上集成压力信号处理电路，并且其制备工艺较长，需要引入硅-硅键合等。

发明内容

本发明针对现有技术中的压力传感器结构的上述缺陷，提供一种能够克服上述缺陷的压力传感器结构。

本发明提供一种压力传感器，该压力传感器包括衬底、压敏元件及其引出电极和硅通孔，其中，所述压敏元件及其引出电极位于所述衬底的一侧，所述硅通孔贯穿所述衬底并且所述硅通孔的一端与所述压敏元件的引出电极互连，所述硅通孔的另一端作为所述压力传感器的输出端，所述压力传感器还包括位于所述压敏元件(200)下方的密封空腔(40)，并且所述压敏元件(200)与所述密封空腔(40)之间形成压敏薄膜。

本发明还提供一种制备压力传感器的方法，该方法包括：

提供衬底；

在衬底的一侧上制备压敏元件及其引出电极，并进行图形化；

在所述衬底的形成有所述压敏元件的一侧制备所述压敏元件引出电极的电连接孔；

将所述衬底的未形成有所述压敏元件的一侧减薄至露出所述电连接孔从而形成硅通孔；

在所述衬底的未形成所述压敏元件的一侧上，在所述硅通孔上制备金属凸点；

在所述压敏元件下方形成密封空腔以及位于所述压敏元件与所述密封空腔之间的压敏薄膜。

由于根据本发明的压力传感器是通过硅通孔来引出压力传感器的压力信号，所以与现有技术中的引线键合和倒装键合技术相比，能够降低压力传感器的尺寸并与圆片级封装相兼容。

附图说明

图1现有技术中的一种压力传感器结构图；

图2是根据本发明的压力传感器的剖面图；

图3是根据本发明的压力传感器的另一剖面图；

图4是根据本发明的压力传感器的制备流程图；

图5-图14是根据本发明的压力传感器的具体流程剖面图。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述根据本发明的压力传感器及其制备方法。

如图2所示，根据本发明的压力传感器包括衬底100、压敏元件200及其引出电极和硅通孔50，其中，所述压敏元件200及其引出电极位于所述衬底100的一侧，所述硅通孔50贯穿所述衬底100并且所述硅通孔50的一端与所述压敏元件200的引出电极互连，所述硅通孔50的另一端作为所述压力传感器的输出端，所述压力传感器还包括位于所述压敏元件200下方的密封空腔40，并且所述压敏元件200与所述密封空腔40之间形成压敏薄膜。

图2示出的衬底100为绝缘体上硅(SOI)衬底，其包括绝缘层10以及位于绝缘层10两侧的第一硅层10a和第二硅层10b。应当理解的是，所使用的衬底100并不局限于图2所示的SOI衬底，还可以使用其他类型的衬底。

另外，图2所示的压敏元件200包括压敏电阻、引出电极、钝化层等。下文稍后将结合压力传感器的制备方法来对压敏元件200的结构进行描述。本领域技术人员应当理解，本发明并不局限于图2所示的压敏元件200结构，其他的压敏元件结构也是可用的。另外，图2中的标号70是作为压力传感器的输出端的金属凸点。