[发明专利]高灵敏度硅压阻压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种高灵敏度硅压阻压力传感器，包括硅基底（1）；其特征是：所述硅基底（1）上贴合有应变膜（3），且应变膜（3）将硅基底（1）内的上部密封形成真空腔（5）；应变膜（3）的中心区凹设有应力集中区（4），所述应力集中区（4）位于真空腔（5）的正上方；应变膜（3）上设置用于形成惠斯通电桥桥臂的应变电阻（6），所述应变电阻（6）位于应力集中区（4）的外圈且位于真空腔（5）的上方；应变膜（3）上的应变电阻（6）通过应变膜（3）上方的金属电极（10）电连接后形成惠斯通电桥；金属电极（10）与应变膜（3）间通过保护层（9）相隔离。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度硅压阻压力传感器，其特征是：所述应变电阻（6）的外侧设置有离子注入导线（7），所述离子注入导线（7）通过金属连接导线（11）与金属电极（10）电连接，以将应变膜（3）上的应变电阻（6）连接形成惠斯通电桥；金属电极（10）与金属连接导线（11）为同一工艺制造层。

3.根据权利要求2所述的高灵敏度硅压阻压力传感器，其特征是：所述金属电极（10）与保护层（9）之间设置有接触层（8），所述保护层（9）支撑在应变膜（3）上，保护层（9）以及金属连接导线（11）上覆盖有钝化层（12）。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度硅压阻压力传感器，其特征是：所述硅基底（1）内的上部设有凹槽（13），在所述凹槽（13）的侧壁、底壁以及硅基底（1）的表面上均设置有键合层（2）；应变膜（3）与键合层（2）硅硅键合，以使得应变膜（3）贴合在硅基底（1）上，应变膜（3）将凹槽（13）密封形成真空腔（5）。

5.根据权利要求3所述的高灵敏度硅压阻压力传感器，其特征是：所述接触层（8）为TiN层，接触层（8）的厚度为0.05μm~0.5μm，保护层（9）为氧化硅层，钝化层（12）为氮化硅层。

6.一种高灵敏度硅压阻压力传感器的制备方法，其特征是，所述压力传感器的制备方法包括如下步骤：

（a）、提供上部具有凹槽（13）的硅基底（1），所述硅基底（1）上贴合应变膜（3），以通过应变膜（3）将硅基底（1）内的凹槽（13）密封形成真空腔（5）；

（b）、在上述应变膜（3）上进行离子注入，以形成若干应变电阻区（20），所述应变电阻区（20）位于真空腔（5）的上方；

（c）、在上述应变膜（3）上再次进行离子注入，以形成注入导线区（21），所述注入导线区（21）与应变电阻区（20）相接触；

（d）、将上述形成注入导线区（21）的应变膜（3）及硅基底（1）进行退火，以在应变膜（3）上形成离子注入导线（7）以及用于形成惠斯通电桥桥臂的应变电阻（6），离子注入导线（7）与相对应的应变电阻（6）接触；

（e）、在上述应变膜（3）的上方淀积保护层（9），所述保护层（9）覆盖在应变膜（3）、离子注入导线（7）以及应变电阻（6）上；

（f）、选择性地掩蔽和刻蚀上述保护层（9），以在离子注入导线（7）的上方形成贯通保护层（9）的窗口（15），所述窗口（15）位于真空腔（5）的外侧；

（g）、在上述保护层（9）上设置接触膜层（16），所述接触膜层（16）覆盖在保护层（9）上，并覆盖窗口（15）的侧壁及底壁；

（h）、在上述接触膜层（16）上设置金属层（17），所述金属层（17）通过接触膜层（16）与保护层（9）相隔离；

（i）、选择性地掩蔽和刻蚀上述金属层（17），以去除真空腔（5）正上方对应的金属层（17）以及接触膜层（16），以在应变膜（3）上得到接触层（8）以及金属导体（22）；金属导体（22）通过接触层（8）与保护层（9）隔离，且金属导体（22）通过接触层（8）与离子注入导线（7）电连接；

（j）、在上述应变膜（3）的上方淀积钝化层（12），所述钝化层（12）覆盖在金属导体（22）、接触层（8）以及保护层（9）上；

（k）、选择性地掩蔽和刻蚀钝化层（12），并刻蚀真空腔（5）中心区上方的保护层（9）及应变膜（3），以在金属导体（22）的上方形成贯通钝化层（12）的电极窗口，并在真空腔（5）的上方形成应力集中区（4），应变电阻（6）位于应力集中区（4）的外圈。