背孔引线式压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种背孔引线式压力传感器及其制备方法，其使用通孔引线技术制备压力传感器，实现无打线贴片封装，减小了压力传感器的封装尺寸；同时压力传感器的压阻位于密封腔内，导电垫也通过通孔与外部结构电连接，受外界环境影响较小，器件稳定性好，可用于液体或恶劣环境中压力的监测。

Backhole lead type pressure sensor and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
背孔引线式压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及微电子机械系统及压力传感器领域，尤其涉及一种背孔引线式压力传感器及其制备方法。
技术介绍
随着微机电系统技术的发展，压力传感器的制造已经成为一项较为成熟的技术。压力传感器可分为压阻式、电容式、压电式等，其中压阻式压力传感器由于具有体积小、灵敏度高、线性度好等优点，被应用于航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。压阻式压力传感器常用的制造方法是在敏感薄膜的上表面制作压阻和电极。这种方法制备的传感器，其中一种封装方式是敏感薄膜正面感压，通过金属软线将传感器芯片的电极与支撑结构(管壳)的电极连接在一起，这种封装需要金属软线与被测介质隔离，这导致封装体积大。其另一种封装是背面感压，不需要与被测介质隔离，但是传感器的压阻、电极以及金属软线都是暴露在外界环境中的，在强振动条件下金属软线易断裂，同时器件不耐腐蚀，稳定性差。还有一种使用TSV技术封装的方式，即将金属填充满通孔来引线，这通常会导致传感器的温度特性很差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种背孔引线式压力传感器及其制备方法，其能够实现无打线贴片封装，减小了压力传感器的封装尺寸，且器件稳定性好，可用于液体或恶劣环境中压力的监测。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种背孔引线式压力传感器的制备方法，其包括如下步骤：提供一器件衬底，所述器件衬底的第一表面设置有多个压阻及多个导电垫，所述导电垫与所述压阻电连接；提供一支撑衬底，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面及第二表面，所述支撑衬底的第一表面具有一凹槽，多个通孔自所述第一表面至所述第二表面贯穿所述支撑衬底；以所述器件衬底的第一表面及所述支撑衬底的第一表面为键合面，将所述器件衬底与所述支撑衬底键合，所述凹槽与所述器件衬底的第一表面形成一密封腔，所述压阻与所述密封腔对应，所述通孔与所述导电垫对应，所述通孔暴露出所述导电垫；在所述支撑衬底的第二表面形成多个电极，所述电极沿所述通孔的侧壁延伸并与所述导电垫电连接。可选地，在键合步骤之前，所述制备方法还包括如下步骤：形成一绝缘层，所述绝缘层覆盖所述支撑衬底的第一表面、所述支撑衬底的第二表面、所述凹槽的内表面及所述通孔的侧壁；在键合步骤中，以所述绝缘层的上表面及所述器件衬底的第一表面为键合面将所述器件衬底与所述支撑衬底键合。可选地，在所述支撑衬底的第二表面形成多个所述电极的方法包括如下步骤：在所述支撑衬底的第二表面形成一电极层，所述电极层覆盖所述支撑衬底的第二表面、所述通孔的侧壁及所述导电垫；图形化所述电极层，形成多个所述电极。可选地，在所述支撑衬底的第二表面形成多个所述电极的方法包括如下步骤：在键合步骤之前，形成一电极层，所述电极层覆盖所述支撑衬底的第二表面及所述通孔的侧壁；在键合步骤之后，图形化所述电极层，形成多个初始电极；在所述导电垫的表面形成一导电过渡层，所述导电过渡层将所述导电垫与所述初始电极电连接，所述初始电极与所述导电过渡层形成所述电极。可选地，在形成所述电极步骤之后，所述制备方法进一步包括如下步骤：形成一阻焊层，所述阻焊层覆盖所述电极并暴露出所述电极需要与外部结构电连接的焊点。可选地，所述阻焊层充满所述通孔，或者所述阻焊层沿所述电极的表面延伸。可选地，在形成所述阻焊层的步骤之后，所述制备方法进一步包括如下步骤：在所述电极的焊点处形成一导电凸块，所述导电凸块用于将所述电极与外部结构电连接。本专利技术还提供一种采用上述的制备方法制备的背孔引线式压力传感器，其包括：一器件层，所述器件层内设置有多个压阻及多个导电垫，所述导电垫与所述压阻电连接；一支撑层，与所述器件层键合，所述支撑层具有一凹槽及多个贯穿所述支撑层的通孔，所述凹槽与所述器件层形成一密封腔，所述压阻对应所述密封腔设置，所述导电垫对应所述通孔设置；多个电极，设置在所述支撑层未键合的表面，所述电极沿所述通孔的侧壁延伸，并与所述导电垫电连接。可选地，所述背孔引线式压力传感器还包括一绝缘层，所述绝缘层设置在所述电极与所述支撑层之间。可选地，所述背孔引线式压力传感器还包括一导电过渡层，所述导电过渡层设置在所述导电垫表面，所述电极通过所述导电过渡层与所述导电垫电连接。可选地，所述背孔引线式压力传感器还包括一阻焊层，所述阻焊层覆盖所述电极并暴露出所述电极需要与外部结构电连接的焊点。可选地，所述阻焊层充满所述通孔，或者所述阻焊层沿所述电极的表面延伸。可选地，所述背孔引线式压力传感器还包括多个导电凸块，所述导电凸块设置在所述电极上，用于将所述电极与外部结构电连接。本专利技术的优点在于，使用通孔引线技术制备压力传感器，实现无打线贴片封装，减小了压力传感器的封装尺寸；同时压力传感器的压阻位于密封腔内，导电垫也通过通孔与外部结构电连接，受外界环境影响较小，器件稳定性好，可用于液体或恶劣环境中压力的监测。附图说明图1是本专利技术背孔引线式压力传感器的制备方法的第一具体实施方式的步骤示意图；图2A～图2H是本专利技术背孔引线式压力传感器的制备方法的第一具体实施方式的工艺流程图；图3A～图3D是在第一具体实施方式中形成器件衬底的工艺流程图；图4是在本专利技术背孔引线式压力传感器的制备方法的第二具体实施方式中形成阻焊层的工艺流程图；图5A～图5D是在本专利技术背孔引线式压力传感器的制备方法的第三具体实施方式中形成电极的工艺流程图；图6是背孔引线式压力传感器的第一具体实施方式的结构示意图；图7是背孔引线式压力传感器的第二具体实施方式的结构示意图；图8是背孔引线式压力传感器的第三具体实施方式的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的背孔引线式压力传感器及其制备方法的具体实施方式做详细说明。图1是本专利技术背孔引线式压力传感器的制备方法的第一具体实施方式的步骤示意图。请参阅图1，所述制备方法包括如下步骤：步骤S10，提供一器件衬底，所述器件衬底的第一表面设置有多个压阻及多个导电垫，所述导电垫与所述压阻电连接；步骤S11，提供一支撑衬底，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面及第二表面，所述支撑衬底的第一表面具有一凹槽，多个通孔自所述第一表面至所述第二表面贯穿所述支撑衬底；步骤S12，以所述器件衬底的第一表面及所述支撑衬底的第一表面为键合面，将所述器件衬底与所述支撑衬底键合，所述凹槽与所述器件衬底的第一表面形成一密封腔，所述压阻与所述密封腔对应，所述通孔与所述导电垫对应，所述通孔暴露出所述导电垫；步骤S13，在所述支撑衬底的第二表面形成多个电极，所述电极沿所述通孔的侧壁延伸并与所述导电垫电连接。图2A～图2H是本专利技术背孔引线式压力传感器的制备方法的第一具体实施方式的工艺流程图。请参阅步骤S10及图2A，提供一器件衬底200，所述器件衬底200的第一表面200A设置有多个压阻201及多个导电垫202，所述导电垫202与所述压阻201电连接。在本具体实施方式中，形成所述器件衬底200的方法包括如下步骤：请参阅图3A，提供一第一衬底300，所述第一衬底300具有一第一表面300A，一第一绝缘层301覆盖所述第一衬底300的第一表面300A。所述第一衬底300包括但不限于单晶硅或SOI片。若所述第一衬底300为SOI硅片，则所述SOI片的上层硅厚度需要恰好满足敏感薄膜的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背孔引线式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一器件衬底，所述器件衬底的第一表面设置有多个压阻及多个导电垫，所述导电垫与所述压阻电连接；提供一支撑衬底，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面及第二表面，所述支撑衬底的第一表面具有一凹槽，多个通孔自所述第一表面至所述第二表面贯穿所述支撑衬底；以所述器件衬底的第一表面及所述支撑衬底的第一表面为键合面，将所述器件衬底与所述支撑衬底键合，所述凹槽与所述器件衬底的第一表面形成一密封腔，所述压阻与所述密封腔对应，所述通孔与所述导电垫对应，所述通孔暴露出所述导电垫；在所述支撑衬底的第二表面形成多个电极，所述电极沿所述通孔的侧壁延伸并与所述导电垫电连接。

【技术特征摘要】
1.一种背孔引线式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一器件衬底，所述器件衬底的第一表面设置有多个压阻及多个导电垫，所述导电垫与所述压阻电连接；提供一支撑衬底，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面及第二表面，所述支撑衬底的第一表面具有一凹槽，多个通孔自所述第一表面至所述第二表面贯穿所述支撑衬底；以所述器件衬底的第一表面及所述支撑衬底的第一表面为键合面，将所述器件衬底与所述支撑衬底键合，所述凹槽与所述器件衬底的第一表面形成一密封腔，所述压阻与所述密封腔对应，所述通孔与所述导电垫对应，所述通孔暴露出所述导电垫；在所述支撑衬底的第二表面形成多个电极，所述电极沿所述通孔的侧壁延伸并与所述导电垫电连接。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在键合步骤之前，所述制备方法还包括如下步骤：形成一绝缘层，所述绝缘层覆盖所述支撑衬底的第一表面、所述支撑衬底的第二表面、所述凹槽的内表面及所述通孔的侧壁；在键合步骤中，以所述绝缘层的上表面及所述器件衬底的第一表面为键合面将所述器件衬底与所述支撑衬底键合。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述支撑衬底的第二表面形成多个所述电极的方法包括如下步骤：在所述支撑衬底的第二表面形成一电极层，所述电极层覆盖所述支撑衬底的第二表面、所述通孔的侧壁及所述导电垫；图形化所述电极层，形成多个所述电极。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述支撑衬底的第二表面形成多个所述电极的方法包括如下步骤：在键合步骤之前，形成一电极层，所述电极层覆盖所述支撑衬底的第二表面及所述通孔的侧壁；在键合步骤之后，图形化所述电极层，形成多个初始电极；在所述导电垫的表面形成一导电过渡层，所述导电过渡层将所述导电垫与所述初始电极电连接，所述初始电极与所述导电过渡层形成所述电极。5.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，在形成所述电极步骤之后，所述制备方法进一步包括如下步骤：形成一阻焊层，所述阻焊层覆盖所述电极并暴露出所述电极需要与外...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，刘迪，胡维，吕萍，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32