[实用新型]一种高灵敏度薄膜压力传感器芯片

说明书

本实用新型公开了一种高灵敏度薄膜压力传感器芯片，包括敏感芯片，其底侧中部设有内腔，在内腔顶侧中部设有环形应力集中结构层；过渡层，布设于敏感芯片顶侧；绝缘层，布设于过渡层顶侧；电极层，布设于绝缘层两侧；下层应变电阻层，布设于绝缘层的中部，下层应变电阻层与电极层电性连接；隔离层，布设于下层应变电阻层的顶侧；上层应变电阻层，布设于隔离层的上方，且与下层应变电阻层的位置相适应；金属应变电阻连接层，分别与下层应变电阻层与上层应变电阻层电性连接；保护层，布设于上层应变电阻层上且能够完全包覆上层应变电阻层。本实用新型通过双层应变电阻的及环形应力集中结构层的设计，可以将薄膜压力传感器芯片的灵敏度提高一倍以上。

技术领域

本实用新型属于微电子机械系统领域，尤其涉及一种高灵敏度薄膜压力传感器芯片。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的电信号的器件或装置。其中，薄膜压力传感器具有稳定性好、可适用于恶劣环境等优点，广泛应用于国防、航空航天、工业生产和自动控制等各领域压力参数的测量。

压力感压膜片是薄膜压力传感器的核心器件，是压力传感器中中直接感受加压力信号的器件，是压力传感器中的敏感元件。压力传感器芯片主要分为不锈钢基底、氧化硅绝缘层、金属惠斯通电桥层、金电极层及保护层几个部分。在压力膜片制备过程中，首先需要将不锈钢基底进行研磨抛光，然后在基底上采用PVD或者CVD的方法沉积氧化硅绝缘层，然后在沉积金属惠斯通电桥层。

氧化硅绝缘层的主要起电绝缘测作用，使金属不锈钢基底和金属惠斯通电桥层之间断路。

但是由于金属薄膜压力传感器敏感芯片采用金属应变式原理，故其灵敏度偏低。随着我国导弹武器、运载火箭、卫星、空间站及高铁技术的快速发展，许多军用及民用领域对薄膜压力传感器提出了高灵敏度的要求。因此亟需一种新型薄膜压力传感器，解决现有的薄膜压力传感器灵敏度偏低的问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型公开了一种高灵敏度薄膜压力传感器芯片，旨在解决现有的薄膜压力传感器灵敏度偏低的问题。

技术方案：一种高灵敏度薄膜压力传感器芯片，包括：

敏感芯片，其底侧中部设有内腔，在该内腔的顶侧中部设有环形应力集中结构层；

过渡层，布设于敏感芯片的顶侧；

绝缘层，布设于所述过渡层的顶侧；

电极层，布设于绝缘层的两侧；

下层应变电阻层，布设于绝缘层的中部，所述下层应变电阻层与所述电极层电性连接；

隔离层，布设于下层应变电阻层的顶侧；

上层应变电阻层，布设于隔离层的上方，且与所述下层应变电阻层的位置相适应；

金属应变电阻连接层，分别与下层应变电阻层与上层应变电阻层电性连接；

保护层，布设于上层应变电阻层上且能够完全包覆所述上层应变电阻层。

进一步地，所述敏感芯片为不锈钢敏感芯片或钛敏感芯片。

进一步地，所述过渡层为卡玛合金层，所述过渡层的厚度为30～50nm。

进一步地，所述绝缘层为二氧化硅层，所述绝缘层的厚度为2～5μm。

进一步地，所述电极层为金层，所述电极层的厚度为200～250nm。

进一步地，所述下层应变电阻层为卡玛合金制成的惠斯通电桥，所述下层应变电阻层的厚度为80～120nm；

进一步地，所述隔离层为二氧化硅层，所述隔离层的厚度为100nm。