[发明专利]一种由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器及制备工艺

权利要求书

1.一种由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器，其特征在于：所述的由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器，包括硅电阻层(1)，金属圆片(2)，金属薄膜(3)，键合界面(4)，金属连接层(5)；

其中：硅电阻层(1)为高温压力传感器电阻层，组成电桥，金属圆片(2)为高温压力传感器主体结构，为硅电阻层(1)提供衬底结构，金属圆片(2)通过数控机床机械加工而形成金属薄膜(3)，为感受压力金属薄膜，键合界面(4)是硅晶圆(1)与金属圆片(2)键合形成的键合界面，金属连接层(5)起到电路连接的作用。

2.按照权利要求1所述的由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器，其特征在于：所述的硅电阻层(1)为高温压力传感器电阻层，组成的电桥为惠斯通电桥。

3.按照权利要求1所述的由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器，其特征在于：所述的由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器整体为圆柱形或长方体结构。

4.一种如权利要求1所述的由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器制备工艺，其特征在于：硅电阻层(1)：由掺杂磷的单晶硅构成，利用光刻，刻蚀和减薄工艺制程，为高温压力传感器电阻层，组成惠斯通电桥；金属圆片(2)：由特殊金属或合金组成，通过数控机床机械加工而成，为高温压力传感器主体结构，为硅电阻层(1)提供衬底结构；金属薄膜(3)：金属圆片(2)通过数控机床机械加工而形成的金属薄膜，为感受压力金属薄膜；键合界面(4)：硅晶圆(1)与金属圆片(2)键合形成的键合界面由环氧树脂、玻璃、焊料构成可以由丝网印刷或光刻，刻蚀技术形成；金属连接层(5)：为铝，金，铬，钛等金属或其合金组成，利用物理气相沉积、光刻，剥离技术制成，起到电路连接的作用。

5.按照权利要求4所述的由硅到金属晶圆键合的高温高压传感器制备工艺，其特征在于：金属圆片引入到微机电系统工艺中，金属圆片与硅晶圆键合工艺，具体工艺制程步骤：

硅电阻层制备(1)：在掺杂磷的单晶硅晶圆上，利用光刻、刻蚀技术，刻蚀出设计图案的电阻结构，2-50微米深度，深度为10微米；在制作成的电阻条可以进行离子注入和退火来达到想要的电阻值，最后利用减薄工艺，将硅晶圆从背面减薄至预定厚度；金属圆片(2)加工：将金属晶圆加工成压力膜片或者测压元件，使用CNC或者微加工在金属圆片(2)形成金属薄膜(3)结构，金属圆片(2)表面可以通过喷砂或者研磨来增加粗糙度和改善粘性；键合界面(4)制备：利用光刻、刻蚀或者丝网印刷技术将粘合剂沉积在金属圆片(2)上，粘合剂为环氧树脂、玻璃、焊料；键合工艺：用粘合剂、玻璃或焊料将硅电阻层(1)与金属圆片(2)键合在一起，必须使硅片应变计与金属膜片的边缘对准；硅电阻层(1)刻蚀：利用等离子体刻蚀，机械研磨，湿法刻蚀等方法使电阻层按照设计断开；金属连接层(5)制备，利用光刻，刻蚀、玻璃工艺，在硅电阻层(1)上沉积金属连接层(5)，通过金属连接层(5)，高温压力传感器芯片与外界电路相连接。