一种单片硅基微压传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单片硅基微压传感器，包括硅片主体，硅片主体包括相互键合于一起的硅基片和弹性硅膜，硅基片和弹性硅膜之间设置有第一二氧化硅层，硅基片之中设置有腐蚀坑，腐蚀坑之中设置有背岛结构，背岛结构包括用于稳定测量的背岛和包裹背岛设置的腐蚀自终止结构。由于背岛被腐蚀自终止结构所包裹，因此只需调节腐蚀自终止结构所包裹的范围大小，即可灵活准确设置背岛的大小，从而能够使背岛不会受到硅基片的厚度限制，从而能够提高产出率、降低成本，还能够克服大背岛的自重效应，从而提高稳定性，避免出现背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题，从而能够形成厚度一致性好、灵敏度一致性好的弹性硅膜，从而适宜于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种单片硅基微压传感器
本技术涉及传感
，尤其是一种单片硅基微压传感器。
技术介绍
微压传感器通常是指小于10Kpa量程的压力传感器。这类传感器要求灵敏度很高，即在很小压强作用下就要有很大的电信号输出。例如用作呼吸传感器时，就要把人体微弱的呼吸信号检测出来。为了达到这个目的，微压传感器中的核心部份，即弹性硅膜需要制作得很薄。把厚度为400微米的硅基片经过集成电路平面工艺，在背面光刻出腐蚀窗口，正面保护，放在硅单晶腐蚀液中腐蚀，使窗口内硅单晶厚度从400微米减小到仅10微米左右。目前国际或国内市场销售的微压传感器有二种结构：C型结构和E型结构。C型结构的示意图如图1所示，硅基片的正面设置有惠斯通电桥，其背面设置有腐蚀坑，该腐蚀坑使得硅基片形成一层弹性硅膜，当正面或背面受压时，惠斯通电桥中的二个电阻阻值变大，二个电阻阻值变小，从而产生与压强成正比的电信号输出。C型结构的最大缺点是当传感器量程小到一定程度时，弹性硅膜必须很薄，才能保证足够高的灵敏度，这时C型结构的大绕度效应成为突出的矛盾，使传感器的非线性指标变大，测量精度迅速下降。为了解决C型结构的问题，产生了E型结构。E型结构的示意图如图2所示，E型结构与C型结构的主要区别是，在腐蚀坑之中设置有一大背岛，该大背岛的底面与硅基片的边框平面距离为5－10微米。由于大背岛是一个坚硬结构，当传感器的弹性硅膜受压时大背岛不会变形，因此认为背岛区域内应力不发生变化，而在大背岛周围的弹性硅膜区域内应力形成一个线性变化，保证惠斯通电桥在应力作用下产生线性的电信号输出。但E型结构存在以下缺点：(1)大背岛占据很大面积，为了获得良好的效果，需要微压传感器芯片的面积很大，导致产出率变低；(2)由于大背岛的面积大，因此其自重效应不能忽略，形成一个随着微压传感器的位置变化而发生变化的较大值的固有零点输出信号，从而影响测量的稳定性；(3)芯片与玻璃进行阳极键合时，大背岛顶部与玻璃间隙仅有5－10微米，会产生很大的静电库仑力，把大背岛拉向坡璃表面，造成大背岛与玻璃键合在一起，使器件失效；(4)由于仅在大背岛的底面设置有二氧化硅层，因此腐蚀硅基片时很难控制弹性硅膜的形成厚度，产出率低，不适宜大规模生产。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种单片硅基微压传感器，通过设置新型的背岛结构，不仅不再受到硅基片的厚度限制，从而提高产出率、降低成本；并且能够克服大背岛的自重效应，提高稳定性；另外，还能够避免出现背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题；此外，由于该背岛结构具有腐蚀自终止结构，因此能够形成厚度一致性好、灵敏度一致性好的弹性硅膜，从而适宜于大规模生产。本技术解决其问题所采用的技术方案是：一种单片硅基微压传感器，包括硅片主体，硅片主体包括相互键合于一起的硅基片和弹性硅膜，硅基片和弹性硅膜之间设置有第一二氧化硅层，硅基片之中设置有腐蚀坑，腐蚀坑之中设置有背岛结构，背岛结构包括用于稳定测量的背岛和包裹背岛设置的腐蚀自终止结构。进一步，腐蚀自终止结构包括第二二氧化硅层和第一二氧化硅层，背岛设置于第一二氧化硅层之上并被第一二氧化硅层和第二二氧化硅层所包裹。进一步，硅基片于腐蚀坑表面之外的表面处，以及弹性硅膜的表面处，均设置有二氧化硅保护膜。进一步，弹性硅膜的表面处还设置有惠斯通电桥。进一步，惠斯通电桥包括4个桥路电阻和从桥路电阻中引出的铝引线。进一步，桥路电阻设置于弹性硅膜之中，并与铝引线分别设置于二氧化硅保护膜的两侧。本技术的有益效果是：一种单片硅基微压传感器，设置在硅基片之中的腐蚀坑之中，设置有背岛结构，而在背岛结构之中，包括有用于稳定测量的背岛和包裹背岛设置的腐蚀自终止结构，由于背岛的大小会影响测量的稳定性，例如传统的E型结构所存在的问题，因此背岛的大小必须能够设置在适合的大小，而本技术的单片硅基微压传感器之中，由于背岛被腐蚀自终止结构所包裹，因此只需调节腐蚀自终止结构所包裹的范围大小，硅基片在被腐蚀时，腐蚀到腐蚀自终止结构之后，腐蚀会自动停止，因此能够灵活准确设置背岛的大小，从而能够使背岛不会受到硅基片的厚度限制，从而能够提高产出率、降低成本；而正由于背岛的体积能够被制作得很小，与传统的E型结构相比，更能够克服大背岛的自重效应，从而提高稳定性；此外，本技术的单片硅基微压传感器，还能够避免出现背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题；另外，由于背岛的周围被腐蚀自终止结构所包裹，因此能够形成厚度一致性好、灵敏度一致性好的弹性硅膜，从而适宜于大规模生产。附图说明下面结合附图和实例对本技术作进一步说明。图1是C型结构的示意图；图2是E型结构的示意图；图3是本技术的单片硅基微压传感器的示意图。具体实施方式参照图3，本技术的一种单片硅基微压传感器，包括硅片主体，硅片主体包括相互键合于一起的硅基片1和弹性硅膜2，硅基片1和弹性硅膜2之间设置有第一二氧化硅层3，硅基片1之中设置有腐蚀坑4，腐蚀坑4之中设置有背岛结构，背岛结构包括用于稳定测量的背岛5和包裹背岛5设置的腐蚀自终止结构，其中，背岛5的厚度范围为60－80微米。具体地，设置在硅基片1之中的腐蚀坑4之中，设置有背岛结构，而在背岛结构之中，包括有用于稳定测量的背岛5和包裹背岛5设置的腐蚀自终止结构，由于背岛5的大小会影响测量的稳定性，例如传统的E型结构所存在的问题，因此背岛5的大小必须能够设置在适合的大小，而本技术的单片硅基微压传感器之中，由于背岛5被腐蚀自终止结构所包裹，因此只需调节腐蚀自终止结构所包裹的范围大小，硅基片1在被腐蚀时，腐蚀到腐蚀自终止结构之后，腐蚀会自动停止，因此能够灵活准确设置背岛5的大小，从而能够使背岛5不会受到硅基片1的厚度限制，从而能够提高产出率、降低成本；而正由于背岛5的体积能够被制作得很小，与传统的E型结构相比，更能够克服大背岛的自重效应，从而提高稳定性；此外，本技术的单片硅基微压传感器，还能够避免出现背岛5与玻璃键合而导致器件失效的问题；另外，由于背岛5的周围被腐蚀自终止结构所包裹，因此能够形成厚度一致性好、灵敏度一致性好的弹性硅膜2，从而适宜于大规模生产。其中，参照图3，腐蚀自终止结构包括第二二氧化硅层6和第一二氧化硅层3，背岛5设置于第一二氧化硅层3之上并被第一二氧化硅层3和第二二氧化硅层6所包裹。具体地，归属于腐蚀自终止结构的第一二氧化硅层3，设置在硅基片1和弹性硅膜2之间，因此第一二氧化硅层3能够对弹性硅膜2进行良好的保护，从而使得形成的弹性硅膜2具有良好的厚度一致性及灵敏度一致性。而背岛5设置于第一二氧化硅层3之上并被第一二氧化硅层3和第二二氧化硅层6所包裹，其中，第一二氧化硅层3和第二二氧化硅层6的厚度均为其中，因此，第二二氧化硅层6的厚度很薄，从而不会额外增加硅片主体的厚度，并且不会增加背岛5的体积及重量；而在第一二氧化硅层3和第二二氧化硅层6的共同作用下，背岛5能够不被外部的物质所腐蚀，使得所形成的背岛5能够解决传统C型结构所带来的问题。此外，由于存在腐蚀自终止结构，因此对硅基片1进行腐蚀而形成背岛5时，腐蚀液腐蚀到第一二氧化硅层3和第二二氧化硅层6之后，会自然终止腐蚀，从而形成规格一致性高的背岛5。其中，参照图3，硅基片1于腐蚀坑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单片硅基微压传感器，其特征在于：包括硅片主体，所述硅片主体包括相互键合于一起的硅基片(1)和弹性硅膜(2)，所述硅基片(1)和弹性硅膜(2)之间设置有第一二氧化硅层(3)，所述硅基片(1)之中设置有腐蚀坑(4)，所述腐蚀坑(4)之中设置有背岛结构，所述背岛结构包括用于稳定测量的背岛(5)和包裹所述背岛(5)设置的腐蚀自终止结构。

【技术特征摘要】
1.一种单片硅基微压传感器，其特征在于：包括硅片主体，所述硅片主体包括相互键合于一起的硅基片(1)和弹性硅膜(2)，所述硅基片(1)和弹性硅膜(2)之间设置有第一二氧化硅层(3)，所述硅基片(1)之中设置有腐蚀坑(4)，所述腐蚀坑(4)之中设置有背岛结构，所述背岛结构包括用于稳定测量的背岛(5)和包裹所述背岛(5)设置的腐蚀自终止结构。2.根据权利要求1所述的一种单片硅基微压传感器，其特征在于：所述腐蚀自终止结构包括第二二氧化硅层(6)和所述的第一二氧化硅层(3)，所述背岛(5)设置于所述第一二氧化硅层(3)之上并被所述第一二氧化硅层(3)和第二二氧化硅层(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈绍群，罗小勇，阮炳权，
申请(专利权)人：广东和宇传感器有限公司，上海旦宇传感器科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44