[实用新型]新型微压力传感器芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于压力传感器技术领域，具体的说，涉及了一种新型微压力传感器芯片。

背景技术

微压力传感器在工业控制、石油工业、航天、航空、交通运输、冶金、机械制造等技术领域都有着非常广泛的应用，然而，现有的微压力传感器在精度和数量上都难以满足市场的需求。

压力传感器芯片利用压阻效应，将感应膜片感应的外界压力转变成应变和应力的变化，将力敏电阻放置在最大应力处，两个力敏电阻放置在压应力区，另外两个放置在拉应力区域，构成惠斯通电桥，便有最大电压输出。对于微压力传感器来说，其所感应的外在压力是很小的，要想提高膜片上的应力值，就必须要求传感器的膜片做的很薄，但这样会带来两个问题：一方面，很薄的膜片，在工艺上很难加工；另一方面，比较薄的膜片会产生较大的弯曲变形，使得传感器的非线性度急剧增加，同时也降低了传感器的精度。平膜型芯片结构在大挠度变形情况下很容易出现“气球效应”，使得传感器的抗过载能力和线性度大大下降。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种灵敏度高、线性度好、抗过载能力强、制作简单的新型微压力传感器芯片。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种新型微压力传感器芯片，包括有单晶硅片、基底玻璃和四个力敏电阻，所述单晶硅片正面设置有凸梁，四个所述力敏电阻分别设置在所述凸梁上；所述单晶硅片背面开设有凹槽，所述凹槽槽底设置有不少于两个背岛；所述凸梁对应所述凹槽所在位置设置；所述单晶硅片背面的凹槽四周形成一个边框，所述边框与所述基底玻璃键合封装在一起。

基于上述，所述凸梁是十字形平顶凸梁，四个所述力敏电阻分别设置在所述十字形平顶凸梁的四个梁臂上；所述凹槽槽底分布有四个两两对称设置的背岛。

基于上述，所述单晶硅片上设置绝缘层并以此构成感压膜片，所述感压膜片对应所述凹槽所在位置设置。

基于上述，所述背岛的厚度不小于所述感压膜片无凸梁部位的厚度的三倍。

基于上述，所述感压膜片无凸梁部位的厚度为11--13微米。

基于上述，所述感压膜片有凸梁部位的厚度为34--36微米。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，通过背岛和正面凸梁的岛梁一体化设置，背岛设置在单晶硅片的背面，力敏电阻设置在单晶硅片正面的凸梁上，不仅避免了芯片在较大压力下大的形变量，同时还起到了很好的应力集中的效果，提高了所述新型微压力传感器芯片的灵敏度、线性度和抗过载能力，解决了一般平膜结构芯片灵敏度低和抗过载能力差的问题；力敏电阻由多晶硅材料制成，不仅使所述新型微压力传感器芯片的零点温漂能做到很小，而且零位、电阻和灵敏度的温度系数皆随温度呈线性变化，易于补偿；所述新型微压力传感器芯片能感受0—200Pa的微压力，具有很好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是所述新型微压力传感器芯片的俯视结构示意图。

图2是所述新型微压力传感器芯片的剖视结构示意图。

图3是所述单晶硅片的背面结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1、图2和图3所示，一种新型微压力传感器芯片，包括有单晶硅片1、基底玻璃2和四个力敏电阻3，所述单晶硅片1正面设置有凸梁4，四个所述力敏电阻3分别设置在所述凸梁4上；所述单晶硅片1背面开设有凹槽，所述凹槽槽底设置有四个背岛5；所述凸梁4对应所述凹槽所在位置设置；所述单晶硅片1背面的凹槽四周形成一个矩形边框，所述矩形边框与所述基底玻璃2静电键合封装在一起。

具体的说，所述凸梁4是在所述单晶硅片1正面上通过光刻腐蚀形成的十字形平顶凸梁，四个所述力敏电阻3分别设置在所述十字形平顶凸梁4的四个梁臂上，四个所述力敏电阻3为对掺硼纳米硅薄膜进行光刻腐蚀后形成的电阻条，然后蒸发或者溅射金作为电极的引线；所述单晶硅片1上对应所述凹槽的位置设置有绝缘层，并以此构成感压膜片6，所述感压膜片6是采用化学气相沉积法沉积有3um左右厚度的氧化硅薄膜或/和氮化硅薄膜的单晶硅片1，在无凸梁结构处，所述感压膜片6的厚度为12um左右，有凸梁结构处，所述感压膜片6的厚度为35um左右；四个所述背岛5同样通过光刻腐蚀工艺形成，其的厚度不小于所述感压膜片6无凸梁部位的厚度的三倍；将基底玻璃2与所述单晶硅片1背面的矩形边框静电键合封装后，整个芯片的结构即可完成。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。