專利名稱：新型微壓力傳感器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種新型微壓力傳感器芯片。
背景技術(shù)：
微壓力傳感器在工業(yè)控制、石油工業(yè)、航天、航空、交通運(yùn)輸、冶金、機(jī)械制造等技術(shù)領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用，然而，現(xiàn)有的微壓力傳感器在精度和數(shù)量上都難以滿足市場的需求。壓力傳感器芯片利用壓阻效應(yīng)，將感應(yīng)膜片感應(yīng)的外界壓力轉(zhuǎn)變成應(yīng)變和應(yīng)力的變化，將力敏電阻放置在最大應(yīng)力處，兩個力敏電阻放置在壓應(yīng)力區(qū)，另外兩個放置在拉應(yīng)力區(qū)域，構(gòu)成惠斯通電橋，便有最大電壓輸出。對于微壓力傳感器來說，其所感應(yīng)的外在壓力是很小的，要想提高膜片上的應(yīng)力值，就必須要求傳感器的膜片做的很薄，但這樣會帶來兩個問題一方面，很薄的膜片，在工藝上很難加工；另一方面，比較薄的膜片會產(chǎn)生較大的彎曲變形，使得傳感器的非線性度急劇增加，同時也降低了傳感器的精度。平膜型芯片結(jié)構(gòu)在大撓度變形情況下很容易出現(xiàn)“氣球效應(yīng)”，使得傳感器的抗過載能力和線性度大大下降。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種靈敏度高、線性度好、抗過載能力強(qiáng)、制作簡單的新型微壓力傳感器芯片。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種新型微壓力傳感器芯片，包括有單晶硅片、基底玻璃和四個力敏電阻，所述單晶硅片正面設(shè)置有凸梁，四個所述力敏電阻分別設(shè)置在所述凸梁上；所述單晶硅片背面開設(shè)有凹槽，所述凹槽槽底設(shè)置有不少于兩個背島；所述凸梁對應(yīng)所述凹槽所在位置設(shè)置；所述單晶硅片背面的凹槽四周形成一個邊框，所述邊框與所述基底玻璃鍵合封裝在一起。基于上述，所述凸梁是十字形平頂凸梁，四個所述力敏電阻分別設(shè)置在所述十字形平頂凸梁的四個梁臂上；所述凹槽槽底分布有四個兩兩對稱設(shè)置的背島。基于上述，所述單晶硅片上設(shè)置絕緣層并以此構(gòu)成感壓膜片，所述感壓膜片對應(yīng)所述凹槽所在位置設(shè)置。基于上述，所述背島的厚度不小于所述感壓膜片無凸梁部位的厚度的三倍?；谏鲜?，所述感壓膜片無凸梁部位的厚度為11-13微米?；谏鲜觯龈袎耗て型沽翰课坏暮穸葹?4-36微米。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，具體的說，通過背島和正面凸梁的島梁一體化設(shè)置，背島設(shè)置在單晶硅片的背面，力敏電阻設(shè)置在單晶硅片正面的凸梁上，不僅避免了芯片在較大壓力下大的形變量，同時還起到了很好的應(yīng)力集中的效果，提高了所述新型微壓力傳感器芯片的靈敏度、線性度和抗過載能力，解決了一般平膜結(jié)構(gòu)芯片靈敏度低和抗過載能力差的問題；力敏電阻由多晶硅材料制成，不僅使所述新型微壓力傳感器芯片的零點(diǎn)溫漂能做到很小，而且零位、電阻和靈敏度的溫度系數(shù)皆隨溫度呈線性變化，易于補(bǔ)償；所述新型微壓力傳感器芯片能感受0+2001 的微壓力，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


圖1是所述新型微壓力傳感器芯片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是所述新型微壓力傳感器芯片的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是所述單晶硅片的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1、圖2和圖3所示，一種新型微壓力傳感器芯片，包括有單晶硅片1、基底玻璃2和四個力敏電阻3，所述單晶硅片1正面設(shè)置有凸梁4，四個所述力敏電阻3分別設(shè)置在所述凸梁4上；所述單晶硅片1背面開設(shè)有凹槽，所述凹槽槽底設(shè)置有四個背島5 ；所述凸梁4對應(yīng)所述凹槽所在位置設(shè)置；所述單晶硅片1背面的凹槽四周形成一個矩形邊框，所述矩形邊框與所述基底玻璃2靜電鍵合封裝在一起。具體的說，所述凸梁4是在所述單晶硅片1正面上通過光刻腐蝕形成的十字形平頂凸梁，四個所述力敏電阻3分別設(shè)置在所述十字形平頂凸梁4的四個梁臂上，四個所述力敏電阻3為對摻硼納米硅薄膜進(jìn)行光刻腐蝕后形成的電阻條，然后蒸發(fā)或者濺射金作為電極的引線；所述單晶硅片1上對應(yīng)所述凹槽的位置設(shè)置有絕緣層，并以此構(gòu)成感壓膜片6， 所述感壓膜片6是采用化學(xué)氣相沉積法沉積有3um左右厚度的氧化硅薄膜或/和氮化硅薄膜的單晶硅片1，在無凸梁結(jié)構(gòu)處，所述感壓膜片6的厚度為12um左右，有凸梁結(jié)構(gòu)處，所述感壓膜片6的厚度為35um左右；四個所述背島5同樣通過光刻腐蝕工藝形成，其的厚度不小于所述感壓膜片6無凸梁部位的厚度的三倍；將基底玻璃2與所述單晶硅片1背面的矩形邊框靜電鍵合封裝后，整個芯片的結(jié)構(gòu)即可完成。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種新型微壓力傳感器芯片，包括有單晶硅片、基底玻璃和四個力敏電阻，其特征在于所述單晶硅片正面設(shè)置有凸梁，四個所述力敏電阻分別設(shè)置在所述凸梁上；所述單晶硅片背面開設(shè)有凹槽，所述凹槽槽底設(shè)置有不少于兩個背島；所述凸梁對應(yīng)所述凹槽所在位置設(shè)置；所述單晶硅片背面的凹槽四周形成一個邊框，所述邊框與所述基底玻璃鍵合封裝在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微壓力傳感器芯片，其特征在于所述凸梁是十字形平頂凸梁，四個所述力敏電阻分別設(shè)置在所述十字形平頂凸梁的四個梁臂上；所述凹槽槽底分布有四個兩兩對稱設(shè)置的背島。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型微壓力傳感器芯片，其特征在于所述單晶硅片上設(shè)置絕緣層并以此構(gòu)成感壓膜片，所述感壓膜片對應(yīng)所述凹槽所在位置設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型微壓力傳感器芯片，其特征在于所述背島的厚度不小于所述感壓膜片無凸梁部位的厚度的三倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型微壓力傳感器芯片，其特征在于所述感壓膜片無凸梁部位的厚度為11-13微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型微壓力傳感器芯片，其特征在于所述感壓膜片有凸梁部位的厚度為34-36微米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型微壓力傳感器芯片，它包括有單晶硅片、基底玻璃和四個力敏電阻，所述單晶硅片正面設(shè)置有凸梁，四個所述力敏電阻分別設(shè)置在所述凸梁上；所述單晶硅片背面開設(shè)有凹槽，所述凹槽槽底設(shè)置有不少于兩個背島；所述凸梁對應(yīng)所述凹槽所在位置設(shè)置；所述單晶硅片背面的凹槽四周形成一個邊框，所述邊框與所述基底玻璃鍵合封裝在一起。本發(fā)明通過島梁一體的芯片設(shè)計(jì)，不僅避免了芯片在較大壓力下大的形變量，同時還起到了很好的應(yīng)力集中的效果，提高了靈敏度、線性度和抗過載能力，解決了一般平膜結(jié)構(gòu)芯片靈敏度低和抗過載能力差的問題；本發(fā)明能感受0—200Pa的微壓力，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號B81B3/00GK102419227SQ201110268589
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者孫春雷, 李清恩, 沈思國, 范艷麗 申請人:河南省電力公司信陽供電公司