一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法技术

本发明专利技术涉及压力传感器技术领域，公开一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法。其中加工方法包括：在SOI衬底的第一表面上形成接触的压力敏感电阻和电连接层；在第一表面、压力敏感电阻及电连接层上形成绝缘层；在绝缘层上形成硅键合层；在SOI衬底的第二表面上形成压力腔，正对压力腔的区域形成感压膜片；在第二表面上阳极键合第一玻璃层，第一玻璃层上设有压力孔；在硅键合层上阳极键合第二玻璃层，第二玻璃层与硅键合层及绝缘层形成真空腔；在第二玻璃层上形成导电组件。本发明专利技术提供的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法工艺简单，加工而成的体积较小的压力传感器适用于恶劣环境，增加了压力传感器的适用范围。增加了压力传感器的适用范围。增加了压力传感器的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法


[0001]本专利技术涉及压力传感器
，尤其涉及一种多层结构的耐高温压力传感器及其加工方法。

技术介绍

[0002]压力传感器是将压力信号按照一定的规律转换成电信号的器件或者装置，其越来越多的用于工业实践和医疗设备行业中。现有的压力传感器包括液体腔和压力变送器，液体腔内封装有油液或水等液体，压力变送器用于检测液体腔内液体的压力。当压力传感器受到外界压力时，液体受到同等大小的作用力，压力变送器检测的液体压力即为外界压力。这种压力传感器内因封装有液体，不但封装工艺较为复杂，若密封不完全，液体有可能发生泄露，导致压力传感器失效，而且还会降低压力传感器的动态特性，增加响应时间。此外，现有的压力传感器受自身结构和加工方法的限制，体积大且对工作环境要求较高，无法适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境。

技术实现思路

[0003]基于以上所述，本专利技术的目的在于提供一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，无需封装液体，采用简单的加工工艺，即可加工出体积小、响应时间短且适用于恶劣环境的多层结构的耐高温压力传感器，适用于各种工作场合。
[0004]本专利技术的目的还在于提供一种多层结构的耐高温压力传感器，具有体积小和适用于腐蚀性、氧化性、强振动以及高温的恶劣环境的优点。
[0005]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，包括：提供SOI衬底，所述SOI衬底的第一表面上形成接触的压力敏感电阻和电连接层；在所述第一表面、所述压力敏感电阻及电连接层上形成绝缘层；在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧形成硅键合层；在所述SOI衬底的第二表面上形成压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；在所述第二表面上阳极键合第一玻璃层，所述第一玻璃层上设有正对所述压力腔的压力孔；在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合第二玻璃层，所述第二玻璃层与所述硅键合层及所述绝缘层形成正对所述压力腔的真空腔；在所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。
[0006]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述电连接层为引线层，形成所述压力敏感电阻和所述电连接层时，包括步骤：在所述第一表面上形成第一光刻胶层；
第一次图形化所述第一光刻胶层，形成第一开口区域，在所述第一开口区域注入淡硼，形成所述压力敏感电阻；第二次图形化所述第一光刻胶层，形成第二开口区域，在所述第二开口区域注入浓硼，形成与所述压力敏感电阻接触的所述引线层；第三次图形化所述第一光刻胶层，形成第三开口区域，刻蚀所述第三开口区域正对的所述SOI衬底的背衬底，剩余的所述背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，所述背衬底与所述引线层间隔设置。
[0007]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合所述第二玻璃层之前，还包括步骤：在所述硅键合层上形成第二光刻胶层；图形化所述第二光刻胶层，形成正对所述电连接层的第一接触孔；刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第一接触孔的第二接触孔；刻蚀所述绝缘层，形成正对所述第二接触孔的第三接触孔；在所述第一接触孔、所述第二接触孔及所述第三接触孔内制作与所述电连接层电连接的金属PAD。
[0008]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，所述SOI衬底的背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，且所述背衬底与所述压力敏感电阻或所述电连接层之间形成间隔槽，在形成所述金属PAD之前，还包括步骤：图形化所述第二光刻胶层，形成正对所述真空腔的第四开口区域和正对所述间隔槽的第五开口区域；刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第四开口区域的第六开口区域和正对所述第五开口区域的第七开口区域。
[0009]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，将所述第二玻璃层键合在所述硅键合层之前，还包括步骤：在所述第二玻璃层的第三表面上进行喷砂形成沿所述第二玻璃层的厚度方向延伸的第一喷砂槽，所述第三表面与所述硅键合层阳极键合，所述第一喷砂槽的内径沿自身长度方向增大后减小；在所述第二玻璃层与所述第三表面正对的第四表面上进行喷砂，形成与所述第一喷砂槽连通的第二喷砂槽，所述第二喷砂槽的内径沿自身长度方向增大后减小，且所述第一喷砂槽的最大内径大于所述第二喷砂槽的最大内径。
[0010]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法的优选方案，在所述第二玻璃层上加工所述导电组件时，包括：向所述第一喷砂槽和所述第二喷砂槽内在真空环境下挤入导电材料，以形成与所述金属PAD接触的所述导电组件的导电件；在所述第四表面上形成与所述导电件接触的导电凸台，所述导电凸台凸设于所述第四表面。
[0011]一种多层结构的耐高温压力传感器，采用以上任一方案所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法加工而成，包括：SOI衬底，其第一表面上形成有电连接的压力敏感电阻和电连接层，第二表面上形成正对所述压力敏感电阻的压力腔，所述SOI衬底正对所述
压力腔的区域形成感压膜片；绝缘层，其形成在所述第一表面上；硅键合层，其形成在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧；第一玻璃层，其设置在所述第二表面上，所述第一玻璃层上设有沿厚度方向贯穿且正对所述压力腔的压力孔；第二玻璃层，其设置在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧，所述第二玻璃层与所述硅键合层形成正对所述压力腔的真空腔，所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。
[0012]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的优选方案，所述多层结构的耐高温压力传感器还包括金属PAD和设置在所述SOI衬底上的电连接层，所述金属PAD贯穿所述绝缘层和所述硅键合层且分别与所述导电组件和所述电连接层电连接，所述电连接层与所述压力敏感电阻电连接。
[0013]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的优选方案，所述多层结构的耐高温压力传感器还包括金属PAD，所述金属PAD贯穿所述绝缘层和所述硅键合层且分别与所述导电组件和所述电连接层电连接。
[0014]作为一种多层结构的耐高温压力传感器的优选方案，所述导电件包括沿所述第二玻璃层的厚度方向依次设置的第一子导电件和第二子导电件，所述第一子导电件靠近所述硅键合层设置，所述第一子导电件的直径沿自身长度方向增大后减小，所述第二子导电件的直径沿自身长度方向增大后减小，所述第一子导电件的最大直径大于所述第二子导电件的最大直径。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术公开的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，加工工艺简单，绝缘层起到保护SOI衬底和压力敏感电阻的作用，硅键合层用于键合第二玻璃层，第一玻璃层与SOI衬底、第二玻璃层与硅键合层均采用阳极键合的方式进行固定连接，提升了压力传感器的结构强度，采用SOI衬底、绝缘层、硅键合层、第一玻璃层和第二玻璃层的五层结构加工而成的压力传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，包括：提供SOI衬底，所述SOI衬底的第一表面上形成接触的压力敏感电阻和电连接层；在所述第一表面、所述压力敏感电阻及电连接层上形成绝缘层；在所述绝缘层背离所述SOI衬底的一侧形成硅键合层；在所述SOI衬底的第二表面上形成压力腔，所述SOI衬底正对所述压力腔的区域形成感压膜片；在所述第二表面上阳极键合第一玻璃层，所述第一玻璃层上设有正对所述压力腔的压力孔；在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合第二玻璃层，所述第二玻璃层与所述硅键合层及所述绝缘层形成正对所述压力腔的真空腔；在所述第二玻璃层上形成与所述电连接层电连接的导电组件，所述导电组件的一端凸设于所述第二玻璃层背离所述硅键合层的一侧。2.根据权利要求1所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述电连接层为引线层，形成所述压力敏感电阻和所述引线层时，包括步骤：在所述第一表面上形成第一光刻胶层；第一次图形化所述第一光刻胶层，形成第一开口区域，在所述第一开口区域注入淡硼，形成所述压力敏感电阻；第二次图形化所述第一光刻胶层，形成第二开口区域，在所述第二开口区域注入浓硼，形成与所述压力敏感电阻接触的所述引线层；第三次图形化所述第一光刻胶层，形成第三开口区域，刻蚀所述第三开口区域正对的所述SOI衬底的背衬底，剩余的所述背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，所述背衬底与所述引线层间隔设置。3.根据权利要求1所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，在所述硅键合层背离所述绝缘层的一侧阳极键合所述第二玻璃层之前，还包括步骤：在所述硅键合层上形成第二光刻胶层；图形化所述第二光刻胶层，形成正对所述电连接层的第一接触孔；刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第一接触孔的第二接触孔；刻蚀所述绝缘层，形成正对所述第二接触孔的第三接触孔；在所述第一接触孔、所述第二接触孔及所述第三接触孔内制作与所述电连接层电连接的金属PAD。4.根据权利要求3所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，所述SOI衬底的背衬底沿所述SOI衬底的氧化层的外周分布，且所述背衬底与所述压力敏感电阻或所述电连接层之间形成间隔槽，在形成所述金属PAD之前，还包括步骤：图形化所述第二光刻胶层，形成正对所述真空腔的第四开口区域和正对所述间隔槽的第五开口区域；刻蚀所述硅键合层，形成正对所述第四开口区域的第六开口区域和正对所述第五开口区域的第七开口区域。5.根据权利要求3所述的多层结构的耐高温压力传感器的加工方法，其特征在于，将所述第二玻璃层键合在所述硅键合层...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓晶，柳俊文，胡引引，
申请(专利权)人：南京元感微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：