一種壓力傳感器的制造方法及壓力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量領域，更具體地，涉及一種傳感器，尤其涉及一種壓力傳感器；本發明還涉及一種壓力傳感器的制造方法。
【背景技術】
[0002]壓力傳感器利用的是單晶硅材料的壓阻效應，現已廣泛應用于氣壓、高度等領域的測量和控制中。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發生變化，通過測量電路就可以得到正比于力變化的電信號。
[0003]目前被大批量生產和使用的壓力傳感器都是在N型硅襯底上制作出P型壓敏電阻，通常做法是在單晶硅膜片上通過離子注入的方式形成重摻雜區、輕摻雜區。目前壓力傳感器在生產的過程中，先將硅片鍵合減薄后，再將其制作成壓敏電阻。這樣的生產工藝很容易引起膜片的塑性變形，使最終的壓敏電阻偏離設計值，出現壓阻不對稱的現象，嚴重影響了傳感器的性能。而且，該工藝方法，使得重摻雜區、輕摻雜區位于壓敏電阻膜片的外表面一側，其與外界環境直接接觸。當該壓力傳感器工作在條件惡劣的環境下時，外界的酸堿物質、粉塵等雜質會對壓敏電阻帶來影響，大大降低了壓力傳感器的可靠程度。
【發明內容】
[0004]本發明的一個目的是提供一種壓力傳感器的制造方法的新技術方案。
[0005]根據本發明的第一方面，提供了一種壓力傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0006]a)在襯底上刻蝕出內腔；
[0007]b)在SOI硅片或者外延片的表面形成重摻雜區、輕摻雜區，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成絕緣層；
[0008]c)將SOI硅片或外延片形成有重摻雜區、輕摻雜區的一側鍵合在襯底的上端，并使其懸置在襯底內腔的上方；
[0009]e)將SOI硅片或外延片遠離重摻雜區、輕摻雜區的一側減薄至預定的厚度；
[0010]f)在SOI硅片或外延片的表面形成貫通至重摻雜區的凹槽；
[0011]g)在所述凹槽中設置連接重摻雜區的金屬部。
[0012]優選地，所述步驟a)中，通過干法或者濕法在襯底上刻蝕出內腔。
[0013]優選地，所述步驟b)中還包括形成SOI硅片或外延片的步驟:通過氧化層將單晶硅片鍵合或外延在硅襯底上。
[0014]優選地，所述步驟f)中，通過腐蝕的方式形成凹槽。
[0015]本發明還提供了一種壓力傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0016]a)在SOI硅片或者外延片的表面形成重摻雜區、輕摻雜區，并在SOI硅片或者外延片的表面上形成絕緣層；
[0017]b)在襯底上刻蝕出內腔；
[0018]c)將SOI硅片或外延片形成有重摻雜區、輕摻雜區的一側鍵合在襯底的上端，并使其懸置在襯底內腔的上方；
[0019]e)將SOI硅片或外延片遠離重摻雜區、輕摻雜區的一側減薄至預定的厚度；
[0020]f)在SOI硅片或外延片的表面形成貫通至重摻雜區的凹槽；
[0021]g)在所述凹槽中設置連接重摻雜區的金屬部。
[0022]本發明還提供了一種壓力傳感器，包括具有內腔的襯底，所述襯底的上表面通過絕緣層鍵合有懸置在內腔上方的壓敏電阻膜層，所述壓敏電阻膜層包括單晶硅片，還包括形成在單晶硅片鄰近內腔一側的重摻雜區、輕摻雜區；在所述單晶硅片的上端對應地設置有貫通至重摻雜區的凹槽，所述凹槽中設置有連接重摻雜區的金屬部。
[0023]優選地，所述重摻雜區、輕摻雜區分別設置有多個。
[0024]優選地，其中，每個重摻雜區上方的凹槽連通在一起，構成一分布在單晶硅片上端的環形槽。
[0025]優選地，所述凹槽的橫截面呈矩形或倒立的梯形。
[0026]優選地，所述絕緣層為二氧化硅。
[0027]本發明壓力傳感器的制造方法，采用先制備壓敏電阻，然后鍵合減薄的方式，使得壓敏電阻膜層在進行離子注入、鍵合減薄的步驟后具有較高的厚度均勻性，從而可以避免先鍵合減薄后離子注入步驟中壓敏電阻膜層發生塑性變形引入的壓敏電阻阻值的誤差，最終保證了壓敏電阻的準確性，有利于提高壓力傳感器的性能和傳感器的小型化制造；利用KOH等材料將單晶硅片腐蝕至重摻雜區的表面，沉積金屬部，從壓敏電阻膜層的上表面引出信號端，降低了因金屬部與單晶硅材料熱膨脹系數不同而導致的對壓阻的影響。
[0028]本發明的壓力傳感器，其結構簡單，形成壓敏電阻膜層的重摻雜區、輕摻雜區位于單晶硅片的下端，從而可以使壓敏電阻膜層的敏感部分與外界隔離開來，可以避免外界酸堿物質、粉塵顆粒等雜質對壓敏電阻膜層敏感部分所帶來的影響，提高了壓力傳感器的可靠程度，并使該壓力傳感器可以應用到環境惡劣的條件下。同時，本發明的壓力傳感器，用于電信號引出的金屬部位于凹槽內，從而可以保護該金屬部不受損壞。例如在劃片工藝過程中，凹槽可以保護該金屬部不受飛濺的硅渣所帶來的劃傷，從而確保該金屬部與外界連接的穩定性。
[0029]本發明的發明人發現，在現有技術中，目前壓力傳感器在生產的過程中，先將硅片鍵合減薄后，再將其制作成壓敏電阻。這樣的生產工藝很容易引起膜片的塑性變形。因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。
[0030]通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0031]被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。
[0032]圖1是本發明壓力傳感器的結構示意圖。
[0033]圖2至圖5是本發明壓力傳感器制造方法的工藝流程示意圖。
[0034]圖6是本發明壓力傳感器的俯視圖。
【具體實施方式】
[0035]現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。
[0036]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。
[0037]對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。
[0038]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
[0039]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。
[0040]參考圖1，本發明提供的一種壓力傳感器，其包括襯底I以及鍵合在襯底I上端的壓敏電阻膜層，其中，在所述襯底I上設置有內腔8，鍵合在襯底I上端的壓敏電阻膜層懸置在內腔8的上方，并使該內腔8具有一定的真空度。
[0041]本發明中，壓敏電阻膜層與襯底I均采用單晶硅材料，為了保證壓敏電阻膜層與襯底I之間的絕緣，在壓敏電阻膜層與襯底I之間還設置有絕緣層2，該絕緣層2優選采用二氧化硅材料。壓敏電阻膜層作為壓力傳感器的敏感結構，其包括單晶硅片3，在所述單晶硅片3上例如可通過離子注入的方式形成有重摻雜區5、輕摻雜區4，摻雜的材料可以是硼元素。單晶硅片3經過輕摻雜后，成為P型壓敏電阻。在單晶硅片上進行重摻雜、輕摻雜的工藝屬于本領域技術人員的公知常識，在此不再具體贅述。
[0042]本發明的壓力傳感器中，所述重摻雜區5、輕摻雜區4位于單晶硅片3上鄰近內腔8的一側；參考圖1的視圖方向，重摻雜區5、輕摻雜區4位于單晶硅片3的下端，這就將輕摻雜區4與外界隔離開來，從而可以避免外界酸堿物質、粉塵顆粒與輕摻雜區4接觸，提高了壓力傳感器的可靠程度。
[0043]為了將壓敏電阻的電信號引出，在所述單晶硅片3的上端設置有凹槽6，該凹槽6從單晶硅片3的上端貫通至重摻雜區5，從而將重摻