[发明专利]一种T型交叉梁十字岛膜压力传感器芯片及制备方法

权利要求书

1.一种T型交叉梁十字岛膜压力传感器芯片的制备方法，其特征在于：一种T型交叉梁十字岛膜压力传感器芯片，包括基底(1)，基底(1)的正面中部设有薄膜(2)，薄膜(2)上表面连接有T型交叉梁(3)，T型交叉梁(3)由四个相同尺寸T字梁构成，T字梁的窄端尾部相连，且相邻T字梁垂直使T型交叉梁(3)在薄膜(2)上呈轴对称分布，四个T字梁的宽端头部与基底(1)连接；在基底(1)背面刻蚀腔体内薄膜(2)下表面中心附着有十字型质量块(4)，十字型质量块(4)与T型交叉梁(3)上下对应，呈轴对称分布；四个T字梁的宽端头部上表面分别布置四个压敏浮雕电阻条(5-1、5-2、5-3、5-4)，压敏浮雕电阻条(5-1、5-2、5-3、5-4)的有效长度方向沿着(100)晶面压阻系数最大的晶向；四个压敏浮雕电阻条(5-1、5-2、5-3、5-4)通过五个P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)依次连接成半开环惠斯顿电桥，P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)和压敏浮雕电阻条(5-1、5-2、5-3、5-4)上表面平齐,相邻的P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)间隔10um宽的细缝；P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)上表面布置有点电极(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5)；压敏浮雕电阻条(5-1、5-2、5-3、5-4)、P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)和点电极(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5)构成传感器芯片的敏感电路；

基底(1)正面四周边缘设有浮雕圈(8)，浮雕圈(8)上表面与P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)上表面平齐；浮雕圈(8)与第一P型重掺杂硅浮雕块(6-1)、第二P型重掺杂硅浮雕块6-2、第四P型重掺杂硅浮雕块6-4、第五P型重掺杂硅浮雕块(6-5)间隔10um宽的细缝，浮雕圈(8)与第三P型重掺杂硅浮雕块(6-3)局部间隔10um宽的细缝；

所述的基底(1)正面与玻璃(9)真空键合在一起，使敏感电路密封在基底(1)与玻璃(9)组成的真空腔内；

所述的一种T型交叉梁十字岛膜压力传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：

1)基底(1)采用SOI硅片，将基底(1)进行标准RCA清洗；所述基底(1)分为三层，由上向下分别是单晶硅器件层(12)、二氧化硅埋层(13)和单晶硅支撑层(14)，其中单晶硅器件层(12)为N型硅，单晶硅器件层(12)上表面为(100)晶面；

2)对基底(1)进行热氧化，对单晶硅器件层(12)整个表面进行硼离子重掺杂的离子注入，然后退火实现注入离子的电激活；

3)利用ICP技术刻蚀掉单晶硅器件层(12)厚度的硅，形成压敏浮雕电阻条(5-1、5-2、5-3、5-4)，以及P型重掺杂硅浮雕块(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5)和浮雕圈(8)；

4)采用PECVD技术在单晶硅器件层(12)表面沉积二氧化硅和氮化硅(15)；

5)采用ICP刻蚀和湿法腐蚀去掉局部的氮化硅和二氧化硅；

6)采用磁控溅射技术溅射金属，剥离得到点电极(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5)；

7)采用ICP技术将基底(1)正面去除相应深度的硅，形成T型交叉梁(3)；

8)将基底(1)正面与玻璃(9)的下表面真空键合；

9)对单晶硅支撑层(14)下表面进行光刻，采用刻蚀技术去除相应深度的硅，形成十字型质量块(4)。

2.根据权利要求1所述的一种T型交叉梁十字岛膜压力传感器芯片的制备方法，其特征在于：所述的玻璃(9)上制有五个锥形通孔(10-1、10-2、10-3、10-4、10-5)，五个锥形通孔(10-1、10-2、10-3、10-4、10-5)分别同心对准五个点电极(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5)；玻璃(9)中部设有凹槽(11)，凹槽(11)形状为正方形，凹槽(11)正方形尺寸对应于薄膜(2)尺寸，凹槽(11)深度的设计保证传感器在正常工作时，凹槽(11)底面与T型交叉梁(3)上表面不产生干涉。

3.根据权利要求1所述的一种T型交叉梁十字岛膜压力传感器芯片的制备方法，其特征在于：所述的薄膜(2)选用正方形薄膜。