[实用新型]压力传感器

说明书

本实用新型涉及一种压力传感器，压力传感器包括衬底结构以及顶层结构，顶层结构中，第一硅层用作压力敏感膜；第二硅层用作压阻层；第一硅层的正面形成有用作岛结构的厚半导体材料层；第一硅层的正面还形成有包覆第一硅层与厚半导体材料层的顶层下绝缘层；衬底结构的上表面向下凹陷形成键合槽，厚半导体材料层键合于键合槽内并与键合槽形成间隙；第一硅层与衬底结构之间形成用作自检测的第一电连接通道；第二硅层与衬底结构之间形成用作压阻结构的第二电连接通道；第一电连接通道与第二电连接通道绝缘，第二电连接通道与第一硅层绝缘。该压力传感器在岛结构与衬底结构之间构成电容结构，达到压力传感器的在线自校准的目的。

技术领域

本实用新型涉及压力传感器技术领域，特别是涉及一种压力传感器。

背景技术

随着物联网等行业的兴起，MEMS(Micro electro Mechanical Systems，微机电系统)传感器由于其体积小、功耗低、重量轻及响应快等优点，有着巨大的应用前景。尤其是MEMS压力传感器，在汽车电子、消费类产品及工业控制等领域有巨大的应用。

目前，MEMS压力传感器多采用PN结实现力敏压阻元件之间的电隔离。在常温条件下，PN结能有效的防止漏电流的产生，但在高温(一般指大于150摄氏度)条件下，PN结的漏电流明显增大，影响了传感器输出的稳定性，甚至导致传感器失效，因此，采用PN结的MEMS压力传感器只能在低于150℃的环境中工作。

此外，现有的MEMS压力传感器还多采用压力敏感膜背面感压模式，增加了压力敏感膜的非线性度，但是当被测压力过大时，正面贴装芯片的密封材料会产生漏气，甚至被高压推开，这使得MEMS压力传感器可以测量的压力范围有限，而现有技术也无法避免压力测量非线性增大效应。

除此之外，现有的压阻式压力传感器一般通过额外的检测装置进行检测，无法进行在线自检测。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种压力传感器，所述岛结构与衬底结构之间构成电容结构，达到压力传感器的在线自校准的目的。

一种压力传感器，包括衬底结构以及顶层结构，所述顶层结构包括第一硅层、设于所述第一硅层背面的第二硅层以及设于所述第一硅层与第二硅层之间的第一绝缘层；所述第一硅层用作压力敏感膜；所述第二硅层用作压阻层；所述第一硅层的正面形成有与所述第一硅层电导通的厚半导体材料层，所述厚半导体材料层用作岛结构；所述第一硅层的正面还形成有包覆所述第一硅层与所述厚半导体材料层的顶层下绝缘层；

所述衬底结构的上表面向下凹陷形成键合槽，所述厚半导体材料层键合于所述键合槽内并与所述键合槽形成间隙；

所述压力传感器上形成有第一电学连接孔及第二电学连接孔；所述第一电学连接孔内填充有导电半导体材料以使所述第一硅层与所述衬底结构之间形成用作自检测的第一电连接通道；所述第二电学连接孔内填充有导电半导体材料以使所述第二硅层与所述衬底结构之间形成用作压阻结构的第二电连接通道；

所述第一电连接通道与所述第二电连接通道绝缘，所述第二电连接通道与所述第一硅层绝缘。

上述压力传感器，第一硅层的正面形成有与其导通的用作岛结构的厚半导体材料层，该厚半导体材料层键合于衬底结构的键合槽内并与所述键合槽形成间隙，且所述第一硅层与所述衬底结构之间形成第一电连接通道，以使所述岛结构与衬底结构之间构成电容结构，当在此电容间施加一个电压值，则静电力可以将岛结构拉向衬底结构，从而带动压力敏感膜(即第一硅层)产生形变，利用这一效应，进行压力传感器的在线自校准。此外，用作岛结构的厚半导体材料层形成于第一硅层的正面，利用压力敏感膜(即第一硅层)的正面感压技术，可避免密封材料产生漏气或被高压推开的现象的发生，同时可降低压力敏感膜的非线性度，增加可测量压力的范围。

在其中一个实施例中，所述衬底结构包括中部硅材料层以及形成在所述中部硅材料层的上表面的衬底上绝缘层，所述中部硅材料层的下表面掺杂形成掺杂层。