一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片及其制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片及其制备方法。包括玻璃衬底、n型单晶硅元件主体、隔离层、保护层；n型单晶硅元件主体的外缘支撑在玻璃衬底的上方，n型单晶硅元件主体的中部为镂空结构，使二者之间形成密闭空腔；密闭空腔的顶壁面设有膜片感压结构；膜片感压结构分成平模层和梁膜机构层；梁膜机构层由田字形谐振梁和半岛谐振梁构成，梁膜机构具有线性度好、灵敏度高等优点。压敏电阻采用单晶硅材料，同时感压膜与压敏电阻之间设有隔离层，进一步提高了灵敏度和温度特性，克服了现有技术中由于温度过高，而导致传感器失效等缺陷。本传感器制备工艺简便易行、成本低廉，易于集成化和小型化。

Micro electromechanical system pressure sensor chip of beam film mechanism and preparation method thereof

The invention discloses a micro electromechanical system pressure sensor chip of a beam film mechanism and a preparation method thereof. Includes a glass substrate, a n type single crystal silicon element body, isolation layer, protective layer; the outer edge of the main components of N type single crystal silicon supported above the glass substrate, the N type single crystal silicon element main body is a hollow structure, a closed cavity is formed between the two top wall; a closed cavity is provided with a pressure sensitive film surface structure; diaphragm sense pressure structure is divided into flat die layer and beam membrane layer mechanism; constitute beam film layer by shape and mechanism of Xie Zhenliang Peninsula resonant beam, beam membrane mechanism has good linearity, high sensitivity advantage. Varistor monocrystalline silicon material, and a sense of isolation layer is arranged between the film and the varistor, further improve the sensitivity and temperature characteristics, to overcome the existing technologies due to the high temperature, due to sensor failure. The sensor has the advantages of easy fabrication, low cost and easy integration and miniaturization.

【技术实现步骤摘要】
一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片及其制备方法
本专利技术涉及压力传感器，尤其涉及一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片及其制备方法。
技术介绍
微机电系统(MEMS)压力传感器主要分为电容式和电阻式，电容式由于工艺复杂，成本高。现在MEMS压力传感器主要用来硅压阻式，压阻式传感器具有体积小，可靠性高，成本低，适合批量生产的特点。MEMS压力传感器的电阻芯片是根据半导体材料硅的压阻效应。将半导体硅扩散到基片上，组成了惠斯通电桥，压敏电阻受机械应力的时候通过惠斯通电桥，将压力转换成电压输出。传感器压敏电桥采用p型扩散电阻，弹性膜用n型,电阻与弹性膜之间靠反偏p-n结隔离,当工作温度超过125℃时,p-n结漏电流加剧,使传感器特性严重失效。压敏电阻常用是单晶硅或者多晶硅材料，由于多晶硅高温压力传感器采用掺杂多晶硅做应变电阻,而多晶硅具有结构上的长程无序性,使得多晶硅的压阻系数要明显小于单晶硅的压阻系数,因而多晶硅电阻膜的灵敏度要小于单晶硅电阻膜的灵敏度。通常，微压力传感器的膜片按机构分为平模机构和岛膜机构两种。对于平模机构，如果减少膜片厚度可以提高灵敏度；然而，其挠度相对于膜片厚度大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片，其特征在于：包括如下部件：玻璃衬底(1)；n型单晶硅元件主体(2)；隔离层(5)；保护层(6)；所述n型单晶硅元件主体(2)的外缘支撑在玻璃衬底(1)的上方，n型单晶硅元件主体(2)的中部为镂空结构(3)，使二者之间形成密闭空腔；密闭空腔的顶壁面(4)设有膜片感压结构；所述隔离层(5)设置在n型单晶硅元件主体(2)与膜片感压结构之间；所述保护层(6)设置在隔离层(5)上方；所述膜片感压结构上设有四个p型单晶硅压敏电阻(7)，该四个p型单晶硅压敏电阻(7)通过金属导线连接成惠斯通电桥，用于将施加在其应变区域的机械压力转换成电压数据输出。

【技术特征摘要】
1.一种梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片，其特征在于：包括如下部件：玻璃衬底(1)；n型单晶硅元件主体(2)；隔离层(5)；保护层(6)；所述n型单晶硅元件主体(2)的外缘支撑在玻璃衬底(1)的上方，n型单晶硅元件主体(2)的中部为镂空结构(3)，使二者之间形成密闭空腔；密闭空腔的顶壁面(4)设有膜片感压结构；所述隔离层(5)设置在n型单晶硅元件主体(2)与膜片感压结构之间；所述保护层(6)设置在隔离层(5)上方；所述膜片感压结构上设有四个p型单晶硅压敏电阻(7)，该四个p型单晶硅压敏电阻(7)通过金属导线连接成惠斯通电桥，用于将施加在其应变区域的机械压力转换成电压数据输出。2.根据权利要求1所述梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片，其特征在于：所述膜片感压结构分成平模层和梁膜机构层；所述梁膜机构层由田字形谐振梁(11)和半岛谐振梁(10)构成；所述四个p型单晶硅压敏电阻(7)分布在半岛谐振梁(10)上。3.根据权利要求2所述梁膜机构的微机电系统压力传感器芯片，其特征在于：引线区分布在梁膜机构层的外围，它由五个金属接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，陈英皇，朱本亮，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44