[发明专利]一种压力传感器芯片和耐高压压力传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种压力传感器芯片，其特征在于：包括玻璃衬底（1-1）、焊盘组件（1-5）和硅压力应变器（10）；焊盘组件（1-5）设置在玻璃衬底（1-1）上，包括第一焊盘（1-5-1）和第二焊盘（1-5-2）；两个硅压力应变器（10）均安装在玻璃衬底（1-1）上，且分别位于焊盘组件（1-5）的两侧；硅压力应变器（10）包括硅应变片（1-2）和P型压阻片（1-3）；硅应变片（1-2）上并排安装有多条P型压阻片（1-3）；相邻两条P型压阻片（1-3）的相同端电连接，使得各条P型压阻片（1-3）依次串联；两个硅压力应变器（10）通过第一焊盘串联，并通过两个第二焊盘（1-5-2）分别引出信号线；

所述的玻璃衬底（1-1）呈矩形，且厚度为50μm；所述的第一焊盘（1-5-1）呈T形，包括横部和纵部；纵部的一端与横部的中间位置连接；第二焊盘（1-5-2）呈矩形；两块第二焊盘（1-5-2）分别设置在纵部的两侧；

位于端部的两条硅应变片（1-2）的外端分别作为引出端和连接端；连接端靠近第一焊盘；引出端靠近对应的第二焊盘（1-5-2）；两个硅压力应变器（10）的连接端以第一焊盘横部的两端分别连接；两个硅压力应变器（10）的引出端与两个第二焊盘（1-5-2）分别连接；相邻两条P型压阻片（1-3）的相同端通过铝条连接。

2.一种耐高压压力传感器，包括壳体（2）、连接架（3）、隔块（4）、电路板（6）、支撑架（11）和压力杆（12）；其特征在于：还包括硅凝胶（9）和如权利要求1所述的压力传感器芯片（1）；壳体（2）上开设有压力孔；连接架（3）固定在壳体（2）上，且开设有与压力孔对齐的中心通孔；所述的隔块（4）设置在连接架（3）的内侧，并与壳体（2）滑动连接；隔块（4）远离连接架的一侧安装有压力传感器芯片（1）和硅凝胶（9）；硅凝胶（9）包裹住压力传感器芯片（1）；支撑架（11）固定在壳体（2）的内腔端部，并抵住硅凝胶（9）的外侧面；

所述的电路板（6）固定在壳体（2）内；两个第二焊盘（1-5-2）分别通过连接线（1-8）引出至电路板（6）；电路板（6）的信号输出线与壳体（2）上的输出接口（8）连接；压力杆（12）穿过连接架（3）的中心通孔，并抵住隔块（4）。

3.根据权利要求2所述的一种耐高压压力传感器，其特征在于：还包括PCB固定壳（5）；呈筒状的PCB固定壳（5）同轴固定在壳体（2）的内腔中，且套置在连接架（3）内端的外侧；电路板（6）被夹紧在壳体（2）内腔的台阶处与PCB固定壳（5）之间。

4.根据权利要求2所述的一种耐高压压力传感器，其特征在于：连接架（3）固定在PCB固定壳（5）的内侧；连接架（3）上设置有伸出压力孔外的凸台。

5.根据权利要求2所述的一种耐高压压力传感器，其特征在于：壳体（2）包括同轴插接在一起的上壳体（2-2）和下壳体（2-1）；下壳体（2-1）呈带阶梯的回转体状，且一端开设有一个压力孔，另一端开放设置；上壳体（2-2）的外侧面上设置有凸出，且呈扁平状的线孔；输出接口（8）设置在线孔中。

6.如权利要求1所述的一种压力传感器芯片的制造方法，其特征在于：步骤一、利用无碱硼铝硅酸盐玻璃作为基底和硅材料合成硅/玻璃阳极键合晶圆；

步骤二、清洗硅/玻璃阳极键合晶圆，形成亲水表面；通过化学机械抛光工艺将键合晶圆的顶部硅层减薄至4～6μm厚度；形成玻璃衬底（1-1）；

步骤三、先利用等离子体增强化学气相沉积法来使缓冲氧化物沉积到50纳米；再将3×10¹⁵ions/cm²氟以80keV注入，引起顶部硅层的预非晶化，然后将5×10¹⁵ions/cm²硼以50keV注入；注入后在600℃下进行两小时的退火处理；

步骤四、用深反应离子刻蚀方法刻蚀顶部硅层，形成硅应变片（1-2）；

步骤五、通过溅射沉积Ti/Al金属层，并通过剥离工艺对金属层进行图形化；

步骤六、再次使用深反应离子刻蚀工艺保持1.5min，形成5μm厚的硅层，形成P型压阻片（1-3）；

步骤七、在350℃下用等离子体增强化学气相沉积法沉积由50纳米的SiO²和200纳米的SiN构成的钝化层；

步骤八、用反应离子腐蚀技术法连续刻蚀金属焊盘上的钝化层，实现引线键合接触，形成焊盘组件（1-5）；研磨、切削后进行切割，得到压力传感器芯片。