【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体压力检测装置,尤其是涉及一种应用于微机电系统的压阻式MEMS压力传感器,以及传感器的制备方法。
技术介绍
在汽车的制动系统、发动机系统、胎压监测系统,以用其他工业气体压力控制和家用燃气压力监测控制等
,气体压力传感器具有广泛的应用。在这些领域中,大多采用中等量程气压传感器,所监测的气压范围通常在500kPa~10MPa之间。随着微机械电子系统(MEMS)的发展,传感器的技术发展已趋向批量化、微型化,正是由于批量化的MEMS体硅制造技术的优势,微型MEMS传感器已经替代了传统的传感器。压力传感器根据其零基准点的不同可以分为绝压式和表压式两种。在中等量程气体压力检测领域,绝压式MEMS压力传感器基于其测量原理又可分为电容式MEMS压力传感器和压阻式MEMS压力传感器两种。电容式MEMS压力传感器以压力膜作为电容的其中一个极板,当压力膜随着外部气压发生变形的时候,电容上下极板之间的距离会随之发生变化从而导致输出电容发生改变,通过电容变化反应出气压。电容式MEMS压力传感器检测电容需要利用交流信号,处理信号的电路较为复杂,并使得封装后的传感器成本也较高。压阻式MEMS压力传感器主要利用了硅晶体的压阻效应,通过压力膜的变形导致掺杂电阻发生改变,通过电阻的变化可以反应出相应的气压。压阻式MEMS压力传感器检测电阻的变化只需通过简单的惠斯通电桥就能实现检测信号输出,电路结构较为简单,同时,压阻式MEMS压力 ...
【技术保护点】
一种压阻式MEMS压力传感器,包括单晶硅片基底(1)、单晶硅片压力膜(2)、压阻条(3),其特征在于:还包括图形化金属引线(4)、第一绝缘层(5)、第二绝缘层(6)、第三绝缘层(7),单晶硅片基底(1)、第一绝缘层(5)、单晶硅片压力膜(2)、第二绝缘层(6)、图形化金属引线(4)、第三绝缘层(7)的位置由下至上依次设置;单晶硅片基底(1)的上表面开设有凹槽(101),第一绝缘层(5)上开设有与凹槽(101)的形状相同且位置对应的通孔;压阻条(3)由单晶硅片压力膜(2)在上表面通过淡硼掺杂形成并沿周向两两对称设置四个,四个压阻条(3)均为P型并分布在凹槽(101)对应区域的边缘内侧,第二绝缘层(6)上与每个压阻条(3)两端对应的位置均开设有电学接触孔,图形化金属引线(4)通过电学接触孔使四个压阻条(3)实现首尾相连;第三绝缘层(7)上开设有四个用于图形化金属引线(4)与外部进行打线的电极孔。
【技术特征摘要】
1.一种压阻式MEMS压力传感器,包括单晶硅片基底(1)、单晶硅片压力膜(2)、压阻
条(3),其特征在于:还包括图形化金属引线(4)、第一绝缘层(5)、第二绝缘层(6)、第
三绝缘层(7),单晶硅片基底(1)、第一绝缘层(5)、单晶硅片压力膜(2)、第二绝缘层(6)、
图形化金属引线(4)、第三绝缘层(7)的位置由下至上依次设置;单晶硅片基底(1)的上
表面开设有凹槽(101),第一绝缘层(5)上开设有与凹槽(101)的形状相同且位置对应的
通孔;压阻条(3)由单晶硅片压力膜(2)在上表面通过淡硼掺杂形成并沿周向两两对称设
置四个,四个压阻条(3)均为P型并分布在凹槽(101)对应区域的边缘内侧,第二绝缘层
(6)上与每个压阻条(3)两端对应的位置均开设有电学接触孔,图形化金属引线(4)通过
电学接触孔使四个压阻条(3)实现首尾相连;第三绝缘层(7)上开设有四个用于图形化金
属引线(4)与外部进行打线的电极孔。
2.按照权利要求1所述的一种压阻式MEMS压力传感器,其特征在于:所述凹槽(101)
的形状为矩形或圆形,四个压阻条(3)中的两个上下对称分布在凹槽(101)对应区域的上
下边缘内侧并沿应力方向设置,另两个压阻条(3)左右对称分布在凹槽(101)对应区域的
左右边缘内侧并沿垂直应力方向设置。
3.按照权利要求2所述的一种压阻式MEMS压力传感器,其特征在于:所述每个压阻条
(3)均设为并排分布的四段并通过图形化金属引线(4)连接为一个整体,所述单晶硅片压
力膜(2)的上表面还设有通过浓磷掺杂形成的隔离带(8),每个压阻条(3)中的四段均通
过隔离带(8)彼此隔开。
4.按照权利要求3所述的一种压阻式MEMS压力传感器,其特征在于:所述每个压阻条
(3)中各个段的两端均设有通过浓硼掺杂形成的电学触点(9),每个压阻条(3)中各个段
的两端通过电学触点(9)与图形化金属引线(4)连接。
5.按照权利要求1-4任一项所述的一种压阻式MEMS压力传感器,其特征在于:所述图
形化金属引线(4)的材质为具有导电性质的Al、Au、Cu、Ni、Ag、Pt或者合金。
6.按照权利要求1-4任一项所述的一种压阻式MEMS压力传感器,其特征在于:所述第
一绝缘层(5)、第二绝缘层(6)、第三绝缘层(7)的材质为具有绝缘性质的二氧化硅、氮化
硅、有机薄膜或者二氧化硅和氮化硅的复合膜,第一绝缘层(5)、第二绝缘层(6)、第三绝
缘层(7)的厚度为1nm~100μm。
7.制备权利要求1所述的压阻式MEMS压力传感器的方法,其特征在于:包括以下步骤,
一、制备单晶硅片基底(1)和单晶硅片压力膜(2);
二、利用MEMS薄膜沉积工艺在单晶硅片基底(1)上沉积形成第一绝缘层(5),使...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾鸿江,胡国俊,时凯,
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第三十八研究所,
类型:发明
国别省市:安徽;34
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