[实用新型]一种SOI压力应变计

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子压力传感器领域，特别是一种SOI压力应变计。

背景技术

在中、低量程压力传感器领域中，采用背面受压或充油体不锈钢波纹隔膜正面受压两种结构形式检测系统压力变化。但这两种结构形式都不耐高温，只能在小于125℃环境下工作，而且过载能力差，只能过载3-5倍压力下工作。在大于6-200Mpa的高压传感器领域中，封装结构成为突出予盾。 靠O型圈密封已无法抵阻高压情况下的泄漏问题。采用了压敏桥路电阻做在17-4PH不锈钢基座上，再把基座通过氩弧焊、电子束、高能激光束等工艺烧焊在不锈钢外壳的接口端，当压力从17-4PH不锈钢基座背面引入时，就克服了泄漏和过载过小的问题。

国内外高压传感器中，目前有两种结构形式：一种是溅射膜结构；另一种是超薄型应变计的微熔结构。在17-4PH不锈钢基座的弹性膜区实现溅射膜结构和微熔结构，再与不锈钢外壳烧焊接在一起，保证基座背面受压时能经得住几千公斤压力而不漏气，而基座结构中正面制作的力敏电阻因受到应力作用而产生阻值变化。溅射膜结构是在17-4PH不锈钢基座弹性膜表面，采用溅射技术，先在不锈钢弹性膜表面溅射一层绝缘的氮氧化硅薄膜作绝缘基，再在上面溅射康铜或铂金属薄膜，采用光刻和干法刻蚀技术，把康铜或铂金属层刻蚀成四个力敏电阻，再用金属连线连接成一个惠斯顿电桥。但是这种结构成本高、产量低、成品率低、一致性差、耐绝缘电压低，不适宜于大规模生产。

因此近几年己逐渐被超薄型应变计的微熔结构所取代。微熔结构中用到的超薄型应变计采用集成电路平面工艺和微机械工艺技术相结合办法制造，可以大规摸生产，一致性好。但是这种超薄型应变计目前国内全靠进口来维持微熔结构的生产。

目前一般的单晶硅压力传感器，桥路电阻间采用P-N结隔离，存在P-N结反向漏电流，导致输出温度漂移大,不能在高温环境下工作。因此需要可以满足传感器在高温工作环境下的要求的压力传感器，尤其是在航空航天军事工业上更具有迫切需求。而且在力敏电阻之间必须通过铝硅引线连接电阻端点的欧姆接触孔，才有可能形成一个完整的惠斯顿桥路。铝硅内引线在常规设计中，引线从一个欧姆接触孔到另一个欧姆接触孔常常会垮越二个高度不等的台阶，如果台阶稍高就会造成引线的断裂，器件失效。

因此，如何设计一种能应用于高压、高温压力传感器中的超薄型应变计已成为国内企业、厂家目前的迫切需要。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种稳定性好，能应用于高压、高温压力传感器中的超薄型SOI压力应变计。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

一种SOI压力应变计，包括压力应变计，所述压力应变计包括SOI绝缘硅片，所述SOI绝缘硅片从下至上依次包括硅衬底、二氧化硅绝缘薄膜和硅薄膜，所述硅薄膜上设置有两个或四个的力敏电阻，所述力敏电阻上设有内引线通道，所述内引线通道内设置有金属内引线，还包括用于与传感器芯片连接的铝电极，所述力敏电阻通过金属内引线相互连接和/或与铝电极连接组成压力测量电路。

进一步，所述力敏电阻为单晶硅力敏电阻或多晶硅力敏电阻。

进一步，所述硅薄膜为掺有硼原子的P型导电层。

进一步，所述内引线通道下方的硅薄膜上形成有其对应的浓硼扩散基体。

进一步，所述金属内引线为铝硅引线或铬镍金引线。

具体地，所述硅衬底和硅薄膜由单晶硅或多晶硅组成。

进一步地，所述硅薄膜及力敏电阻的上表面覆盖有一层氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜与二氧化硅绝缘薄膜形成复合绝缘基体。

作为上述的一种改进，包括两个力敏电阻，所述力敏电阻之间组成半桥惠斯顿测量电路。

作为上述的另一种改进，包括四个力敏电阻，相互之间组成全桥惠斯顿测量电路。

作为上述的另一种改进，包括两个力敏电阻，每个力敏电阻的两端分别通过金属内引线与铝电极连接形成平行独立对电阻。

进一步地，所述压力应变计设置于17-4PH不锈钢弹性基座的圆形弹性膜上，所述的力敏电阻分成两组，其中一组力敏电阻与圆形弹性膜的切线平行，另外一组力敏电阻与上述圆形弹性膜的切线相垂直。

优选地，所述的力敏电阻设置于圆形弹性膜边缘的应力峰值区。

进一步，所述压力应变计通过玻璃粉的微熔技术与17-4PH不锈钢弹性基座连为一体。