[发明专利]CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器及其制备方法

说明书

CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器及其制备方法，涉及压力传感器，设有硅衬底、压变膜、压变电阻、金属引线、焊盘、引压腔、圆形通孔、硼硅玻璃底盖；压变膜设于硅衬底上，压变电阻设在压变膜的中间和边缘位置，压变电阻设至少2根；所述金属导线和焊盘设于压变膜的边缘位置，引压腔设于硅衬底背面，所述硼硅玻璃底盖与硅衬底的下部键合并形成硅/玻璃静电键合结构，硼硅玻璃底盖上设有圆形通孔，圆形通孔用于引入压力源；所述CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器其制备方法如下：1)利用CMOS工艺制作压变电阻；2)制作金属引线、焊盘；3)在硅衬底背面刻蚀出引压腔窗口，制作压变膜；4)将硅衬底与硼硅玻璃底盖键合，划片。

技术领域

本发明涉及压力传感器，具体涉及一种CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器及其制备方法。

背景技术

传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，但体积大成本高。相对于传统的机械量传感器，压力传感器的尺寸更小，最大的不超过1cm，相对于传统“机械”制造技术，其性价比大幅度提高。

中国专利CN102944339A涉及一种MEMS压阻式压力传感器及其制备方法，该MEMS压阻式压力传感器包括应变膜和压敏电阻，应变膜的正面边缘分布有岛结构，压敏电阻位于所述岛结构上。在制备时基片正面岛结构的制作在背腔各向异性腐蚀之前，避免正面制作岛结构时应变膜出现崩裂。

中国专利CN101082525涉及一种新型压阻式压力传感器，包括内引线、封装外套、外引线、引线孔、衬底和压敏电阻，在所述衬底上设置有闭合框结构压敏电阻和条状压敏电阻，所述四个压敏电阻形成惠斯通全桥互连结构，在所述引线孔中溅射有铝合金，在所述闭合框压敏电阻的表面设置有电子玻璃质量块。其制备方法，按照下述步骤进行：(1)掺杂；(2)表面热氧化；(3)光刻蚀和等离子刻蚀技术加工；(4)光刻引线孔；(5)溅射铝合金；(6)静电封接电子玻璃质量块；(7)测试，封装。

目前的压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗和极低的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器及其制备方法。

所述CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器设有硅衬底、压变膜、压变电阻、金属引线、焊盘、引压腔、圆形通孔、硼硅玻璃底盖；所述压变膜设于硅衬底上，所述压变电阻设在压变膜的中间和边缘位置，压变电阻设至少2根；所述金属导线和焊盘设于压变膜的边缘位置，所述引压腔设于硅衬底背面，所述硼硅玻璃底盖与硅衬底的下部键合并形成硅/玻璃静电键合结构，硼硅玻璃底盖上设有圆形通孔，圆形通孔用于引入压力源。

所述硅衬底可由常见的未掺杂的硅构成，厚度可为300μm，这种衬底既可以在低温(诸如在环境温度)，也可以在超过1000℃的高温给予传感器足够的稳定性。

所述压变膜可为方形压变膜，所述方形压变膜的两边固定，两边自由。

所述压变膜的厚度可为0.5～20μm,优选1～10μm，压阻效应在高温时特别明显，因此在高温时，例如在高于500℃时是最好的。

所述压变电阻可采用场效应管。

所述金属导线以及焊盘用于外接电路以检测压变膜受到压力引起的变形。

本发明所提供的CMOS工艺兼容的压阻式压力传感器，具有以下优点：