具有多阶应力集中区的压力传感器及其制备方法技术

本公开提供一种具有多阶应力集中区的压力传感器及其制备方法。压力传感器包括衬底、压力敏感单元、绝缘钝化层以及导线层；衬底沿其厚度方向的第一表面设置有空腔，应力敏感膜设置在第一表面上，多个压敏电阻设置在应力敏感膜背离衬底的一侧，多个压敏电阻平行间隔设置，多个压敏电阻通过所述多根引线电连接形成多平行环形惠斯通电桥；绝缘钝化层设置在压力敏感单元背离衬底的一侧，其设置有贯穿其厚度的金属化过孔，导线层设置在绝缘钝化层背离衬底的一侧，通过金属化过孔与压力敏感单元电连接；绝缘钝化层上还设置有多阶应力集中区，与压力敏感单元相对应，以在压力敏感单元处产生应力集中。可以有效提高压力传感器的线性度和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
具有多阶应力集中区的压力传感器及其制备方法
本公开属于压力传感器
，具体涉及一种具有多阶应力集中区的压力传感器以及一种具有多阶应力集中区的压力传感器的制备方法。
技术介绍
传统地，压力传感器包括硅衬底以及设置在所述硅衬底上的应力敏感膜和四个压敏电阻等结构，四个压敏电阻通过引线相互电连接形成惠斯通电桥结构。但是，经过本公开的专利技术人多次试验研究，虽然传统地压力传感器为了提高压力检测灵敏度，在衬底上设置有空腔，但是对于一些微弱的压力，却无法检测出，灵敏度较差。此外，传统地压力传感器在形成空腔时，往往利用刻蚀液从衬底的背面开始刻蚀，通过控制刻蚀液的刻蚀时间来获得所需要的空腔，这有可能会导致空腔刻蚀深度不一，导致器件的一致性和可靠性变差。
技术实现思路
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种具有多阶应力集中区的压力传感器以及一种具有多阶应力集中区的压力传感器的制备方法。本公开的一方面，提供一种具有多阶应力集中区的压力传感器，包括衬底、压力敏感单元、绝缘钝化层以及导线层，所述压力敏感单元包括应力敏感膜、多个压敏电阻以及多根引线；其中，所述衬底沿其厚度方向的第一表面设置有空腔；所述应力敏感膜设置在所述第一表面上，所述多个压敏电阻设置在所述应力敏感膜背离所述衬底的一侧，并且，所述多个压敏电阻平行间隔设置，所述多个压敏电阻通过所述多根引线电连接形成多平行环形惠斯通电桥；所述绝缘钝化层设置在所述压力敏感单元背离所述衬底的一侧，所述绝缘钝化层上设置有贯穿其厚度的金属化过孔，所述导线层设置在所述绝缘钝化层背离所述衬底的一侧，所述导线层通过所述金属化过孔与所述压力敏感单元电连接；并且，所述绝缘钝化层上还设置有多阶应力集中区，所述多阶应力集中区与所述压力敏感单元相对应，以在所述压力敏感单元处产生应力集中。在一些可选地实施方式中，所述多阶应力集中区包括多个应力集中台阶，所述多个应力集中台阶沿所述绝缘钝化层的长度方向间隔设置。在一些可选地实施方式中，在所述多个应力集中台阶中，靠近所述压力敏感单元的应力集中台阶的厚度小于远离所述压力敏感单元的应力集中台阶的厚度。在一些可选地实施方式中，所述多个应力集中台阶的厚度自靠近所述压力敏感单元的一侧向远离所述压力敏感单元的一侧依次递增。在一些可选地实施方式中，所述衬底包括底座和基底，所述基底设置在所述底座上，所述基底上设置有所述空腔，所述底座上设置有应力释放结构。在一些可选地实施方式中，所述底座的横截面呈倒梯形结构，所述倒梯形结构形成所述应力释放结构。在一些可选地实施方式中，所述压力传感器还包括刻蚀停止层，所述刻蚀停止层夹设在所述衬底与所述压力敏感单元之间。本公开的另一方面，提供一种具有多阶应力集中区的压力传感器的制备方法，包括：提供第一衬底和第二衬底；将所述第二衬底与所述第一衬底的第一表面进行键合，并对所述第二衬底进行减薄处理，获得应力敏感膜；在所述第一衬底沿其厚度方向的第一表面形成空腔；在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成多个压敏电阻以及多根引线，所述多个压敏电阻平行间隔设置，所述多个压敏电阻通过所述多根引线电连接形成多平行环形惠斯通电桥；在所述第二衬底上形成压力敏感单元；在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成绝缘钝化层并图形化，形成多个金属化过孔以及多阶应力集中区；在所述绝缘钝化层背离所述第一衬底的一侧形成导线层，制备得到所述压力传感器；其中，所述导线层通过所述金属化过孔与所述压力敏感单元电连接，所述多阶应力集中区与所述压力敏感单元相对应，以在所述压力敏感单元处产生应力集中。在一些可选地实施方式中，所述第一衬底包括底座和基底，所述基底形成有所述空腔，并与所述第二衬底进行键合；其中，在所述第二衬底上形成所述导线层后，所述方法还包括：在所述底座上形成应力释放结构；将所述底座与所述基底背离所述第二衬底的一侧进行键合，得到所述应力传感器。在一些可选地实施方式中，所述在所述第一衬底沿其厚度方向的第一表面形成空腔，包括：在所述第一衬底的第一表面形成刻蚀停止层；从所述第一衬底沿其厚度方向的第二表面进行刻蚀至所述刻蚀停止层处，获得所述空腔。本公开的压力传感器及其制备方法，其在绝缘钝化层上设置有多阶应力集中区，所述多阶应力集中区与所述压力敏感单元相对应，这样，在压力传感器受到外界作用力时，所设置的多阶应力集中区可以在压力敏感单元处产生应力集中，从而在相同量程的情况下，可以有效提高压力传感器的线性度和灵敏度。附图说明图1为本公开一实施例的具有多阶应力集中区的压力传感器的X轴方向截面图；图2为本公开另一实施例的具有多阶应力集中区的压力传感器的Y轴方向截面图；图3为本公开另一实施例的多阶应力集中区的俯视图；图4为本公开另一实施例的环形惠斯通电桥的结构示意图；图5为本公开另一实施例的电阻隔离环与压敏电阻的位置关系图；图6为本公开另一实施例的具有多阶应力集中区的压力传感器的制备方法的工艺流程图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一个/至少一种”表示多个/多种中的任意一个/一种，或多个/多种中的至少两个/两种的任意组合，例如，包括A、B和C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。本公开的一方面，如图1和图2所示，涉及一种具有多阶应力集中区的压力传感器100，包括衬底110、压力敏感单元120、绝缘钝化层130以及导线层140。示例性的，如图1和图2所示，所述衬底110可以采用硅衬底或蓝宝石衬底等，所述衬底110沿其厚度方向的第一表面设置有空腔111，也就是说，如图1所示，在所述衬底110的上表面设置有所述空腔111，对于该空腔111的尺寸并没有作出限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设计，本实施例对此并不限制。示例性的，如图1和图2所示，所述压力敏感单元120可以包括应力敏感膜121、多个压敏电阻122以及多根引线123。所述应力敏感膜121设置在所述衬底110的第一表面上，也就是说，如图1和图2所示，所述应力敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多阶应力集中区的压力传感器，其特征在于，包括衬底、压力敏感单元、绝缘钝化层以及导线层，所述压力敏感单元包括应力敏感膜、多个压敏电阻以及多根引线；其中，/n所述衬底沿其厚度方向的第一表面设置有空腔；/n所述应力敏感膜设置在所述第一表面上，所述多个压敏电阻设置在所述应力敏感膜背离所述衬底的一侧，并且，所述多个压敏电阻平行间隔设置，所述多个压敏电阻通过所述多根引线电连接形成多平行环形惠斯通电桥；/n所述绝缘钝化层设置在所述压力敏感单元背离所述衬底的一侧，所述绝缘钝化层上设置有贯穿其厚度的金属化过孔，所述导线层设置在所述绝缘钝化层背离所述衬底的一侧，所述导线层通过所述金属化过孔与所述压力敏感单元电连接；并且，/n所述绝缘钝化层上还设置有多阶应力集中区，所述多阶应力集中区与所述压力敏感单元相对应，以在所述压力敏感单元处产生应力集中。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有多阶应力集中区的压力传感器，其特征在于，包括衬底、压力敏感单元、绝缘钝化层以及导线层，所述压力敏感单元包括应力敏感膜、多个压敏电阻以及多根引线；其中，
所述衬底沿其厚度方向的第一表面设置有空腔；
所述应力敏感膜设置在所述第一表面上，所述多个压敏电阻设置在所述应力敏感膜背离所述衬底的一侧，并且，所述多个压敏电阻平行间隔设置，所述多个压敏电阻通过所述多根引线电连接形成多平行环形惠斯通电桥；
所述绝缘钝化层设置在所述压力敏感单元背离所述衬底的一侧，所述绝缘钝化层上设置有贯穿其厚度的金属化过孔，所述导线层设置在所述绝缘钝化层背离所述衬底的一侧，所述导线层通过所述金属化过孔与所述压力敏感单元电连接；并且，
所述绝缘钝化层上还设置有多阶应力集中区，所述多阶应力集中区与所述压力敏感单元相对应，以在所述压力敏感单元处产生应力集中。


2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述多阶应力集中区包括多个应力集中台阶，所述多个应力集中台阶沿所述绝缘钝化层的长度方向间隔设置。


3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，在所述多个应力集中台阶中，靠近所述压力敏感单元的应力集中台阶的厚度小于远离所述压力敏感单元的应力集中台阶的厚度。


4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述多个应力集中台阶的厚度自靠近所述压力敏感单元的一侧向远离所述压力敏感单元的一侧依次递增。


5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述衬底包括底座和基底，所述基底设置在所述底座上，所述基底上设置有所述空腔，所述底座上设置有应力释放结构。


6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述底座的横截面呈倒梯形结构，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维平，兰之康，李晓波，
申请(专利权)人：南京高华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32