一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片及其制備方法與流程
本發(fā)明屬于mems壓阻式微壓傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著微機械電子系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，微壓傳感器已被廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、石油化工等領(lǐng)域；隨著各領(lǐng)域飛速的發(fā)展，對傳感器的性能、體積等有著更加嚴(yán)格的要求，mems傳感器無疑是十分理想的選擇。例如在生物醫(yī)療領(lǐng)域，移液中藥液量的準(zhǔn)確控制具有重要意義，而壓力的保持與藥液量有一定的關(guān)系，因而通過壓力傳感器就可反映出移液中藥液的變化，從而進行調(diào)節(jié)。藥液量的變化很微小，這就要求傳感器的量程低且靈敏度高，從而可以靈敏地反應(yīng)移液中藥液的變化，保證藥液量的穩(wěn)定性。
mems壓力傳感器采用的測量原理有很多，主要有壓阻式、壓電式、電容式、諧振式等，但是與其他原理的mems壓力傳感器相比，mems壓阻式壓力傳感器具有測量范圍廣、可測靜態(tài)和動態(tài)信號、動態(tài)響應(yīng)好、后處理電路簡單、加工成本低廉等優(yōu)點，從而得到廣泛的應(yīng)用。
mems壓阻式壓力傳感器的靈敏度和線性度是最重要的工作指標(biāo)，因此在設(shè)計過程中常將靈敏度和線性度作為優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計傳感器的結(jié)構(gòu)。但是靈敏度與線性度之間存在相互制約的關(guān)系，從而影響傳感器性能的進一步提高。在mems壓阻式壓力傳感器設(shè)計中，弱化傳感器靈敏度與線性度相互制約關(guān)系，同時得到靈敏度和線性度的最優(yōu)值尤為重要。
目前，mems壓阻式微壓傳感器的最小量程大多是kpa量級，但是對于移液等生物醫(yī)療領(lǐng)域需在pa量級進行壓力測量，也不能適應(yīng)深高空等領(lǐng)域微壓精確測量的需求。因此，如何提高傳感器的靈敏度、平衡靈敏度與線性度之間的矛盾是mems壓阻式微壓傳感器進行可靠精確測量亟需突破的難點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片及其制備方法，能夠?qū)a級微壓進行測量，具有高靈敏度和高動態(tài)性能等特點。
為達到上述目的，本發(fā)明所述一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，包括自上至下依次設(shè)置的浮雕結(jié)構(gòu)層、薄膜結(jié)構(gòu)層和背腔結(jié)構(gòu)層，所述浮雕結(jié)構(gòu)層包括浮雕結(jié)構(gòu)，所述浮雕結(jié)構(gòu)的端部刻蝕有隔離槽陣列，所述隔離槽陣列包括多個依次設(shè)置的隔離槽，所述相鄰的兩個隔離槽之間設(shè)置有壓敏電阻組件，設(shè)置在同一個隔離槽陣列處的壓敏電阻組件連接形成一個壓敏電阻，所有的壓敏電阻通過金屬引線連接，組成惠斯通電橋中電阻r1和電阻r3，電阻r1和電阻r3與外置的電阻r2和電阻r4連接組成惠斯通全橋?qū)崿F(xiàn)電信號的輸入和輸出。
進一步的，浮雕結(jié)構(gòu)為十字形。
進一步的，浮雕結(jié)構(gòu)的根部具有倒角。
進一步的，浮雕結(jié)構(gòu)的四個端部分別設(shè)置有第一陣列隔離槽、第二陣列隔離槽、第三陣列隔離槽和第四陣列隔離槽；所述第一陣列隔離槽處設(shè)置有第一壓敏電阻條，所述第二陣列隔離槽處設(shè)置有第二壓敏電阻條，所述第三陣列隔離槽處設(shè)置有第三壓敏電阻條，所述第四陣列隔離槽處設(shè)置有第四壓敏電阻條，所述第一壓敏電阻條和第四壓敏電阻條連接組成惠斯通電橋中的電阻r1，第二壓敏電阻條和第三壓敏電阻條連接組成惠斯通電橋中的電阻r3。
進一步的，每個陣列隔離槽包括五個依次沿著薄膜的邊設(shè)置的隔離槽，分隔相鄰的兩個隔離槽的四個側(cè)壁上方分別設(shè)置有一折壓敏電阻條，總共四折壓敏電阻條，通過歐姆接觸區(qū)將四折壓敏電阻條連接為一體，形成壓敏電阻條。
進一步的，背腔結(jié)構(gòu)層中刻蝕的背腔為c型腔。
上述的隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、清洗soi硅片，所述soi硅片由上層單晶硅、二氧化硅埋層和下層單晶硅組成；
步驟2、對soi硅片進行雙面高溫氧化，在soi硅片的頂面形成第一二氧化硅層，在soi硅片的底面形成第二二氧化硅層；
步驟3、使用壓敏電阻版，采用離子刻蝕工藝去除第一二氧化硅層中敏電阻區(qū)域內(nèi)的二氧化硅，并進行硼離子輕摻雜，形成壓敏電阻條；然后進行退火，保證soi片中雜質(zhì)濃度均勻分布；
步驟4、在步驟3得的soi片正面成一層第三二氧化硅層，然后利用歐姆接觸版，進行光刻和反應(yīng)離子刻蝕，去除第三二氧化硅層和第一二氧化硅層中歐姆接觸區(qū)位置的二氧化硅，形成歐姆接觸區(qū)限制離子重摻雜的區(qū)域，其余區(qū)域的二氧化硅層充當(dāng)掩模，然后進行硼離子重摻雜，形成歐姆接觸區(qū)；
步驟5、在歐姆接觸區(qū)中，采用金屬引線版去除金屬引線和焊盤區(qū)域的第一二氧化硅層和第三二氧化硅層，濺射金屬層，形成金屬引線和焊盤，并進行合金化處理；
步驟6、使用正面浮雕結(jié)構(gòu)版和陣列隔離槽版，對步驟5得到的soi片正面進行光刻，采用離子刻蝕工藝在基底正面刻蝕形成浮雕結(jié)構(gòu)和多個陣列隔離槽，所述陣列隔離槽刻蝕到soi中二氧化硅層停止；
步驟7、使用背腔刻蝕版對步驟6得到的soi片背面進行光刻，以soi片中二氧化硅埋層作為刻蝕停止層干法刻蝕去除多余的硅，形成背腔；
步驟8、將步驟7得到的芯片結(jié)構(gòu)與玻璃片進行真空鍵合，制作出超低壓力傳感器芯片。
進一步的，步驟4完成后，進行退火處理，使得歐姆接觸區(qū)的雜質(zhì)摻雜濃度進一步均勻。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益的技術(shù)效果：
本發(fā)明提出的傳感器芯片結(jié)構(gòu)合理，具備高可靈敏度、高線性度、高頻響、低成本等特點，有利于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
本發(fā)明采用十字浮雕結(jié)構(gòu)使得應(yīng)力集中在浮雕結(jié)構(gòu)的端部，從而使得應(yīng)力得到第一次集中。為使應(yīng)力進一步集中從而達到提高傳感器的靈敏度的目的，在浮雕結(jié)構(gòu)端部布置了隔離槽陣列結(jié)構(gòu)，利用應(yīng)力突變原理將應(yīng)力進一步集中在兩個隔離槽之間的位置，并在此位置布置上壓敏電阻條，使得集中的應(yīng)力完全作用在壓敏電阻條的位置，最終實現(xiàn)所設(shè)計的傳感器具有高靈敏度的特點。
帶有圓角的十字浮雕結(jié)構(gòu)提高了應(yīng)力膜的剛度，應(yīng)力膜的剛度提高有利于提高線性度和固有頻率，固有頻率的提高使得傳感器的動態(tài)性能得到提高。
進一步的，背腔結(jié)構(gòu)層包括刻蝕的背腔，背腔為c型腔，結(jié)構(gòu)簡單，mems工藝成熟易實現(xiàn)。
所設(shè)計的傳感器為超低壓的傳感器檢測的壓力范圍為0～500pa，因此能檢測出pa級的壓力。
芯片的制作方法用到的離子注入、光刻等工藝都屬于傳統(tǒng)的工藝，加工工藝沒有挑戰(zhàn)，從而保證了傳感器的成品率和可靠性，從而有利于批量化生產(chǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)分解示意圖；
圖2為本發(fā)明主視圖；
圖3為本發(fā)明軸測示意圖；
圖4a為圖3中a處局部放大圖；
圖4b為圖3中b處局部放大圖；
圖4c為圖3中c處局部放大圖；
圖4d為圖3中d處局部放大圖；
圖5為背腔結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明在壓力作用下的示意圖；
圖7為本發(fā)明的惠斯通電橋示意圖；
圖8本發(fā)明的制作工藝示意圖。
附圖中：1、基底，2、薄膜，3、浮雕結(jié)構(gòu)，4-1、第一壓敏電阻條，4-2、第二壓敏電阻條，4-3、第三壓敏電阻條，4-4、第四壓敏電阻條，5-1、第一隔離槽陣列，5-2、第二隔離槽陣列，5-3、第三隔離槽陣列，5-4，第四隔離槽陣列，6、金屬引線，7、焊盤，8、玻璃片，9、上層單晶硅，10、二氧化硅埋層，11、下層單晶硅，12、第一二氧化硅層，13、歐姆接觸區(qū)，14、背腔，15、第二二氧化硅層，100、浮雕結(jié)構(gòu)層，200、薄膜結(jié)構(gòu)層，300、背腔結(jié)構(gòu)層。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清晰和便于理解。以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
參照圖1，一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，從幾何結(jié)構(gòu)上可以包括自上至下依次設(shè)置的——浮雕結(jié)構(gòu)層100、薄膜結(jié)構(gòu)層200、背腔結(jié)構(gòu)層300和玻璃片8。
參照圖2，浮雕結(jié)構(gòu)層100包括：帶圓角的十字形的浮雕結(jié)構(gòu)3；第一壓敏電阻條4-1、第二壓敏電阻條4-2、第三壓敏電阻條4-3和第四壓敏電阻條4-4；浮雕端部刻蝕的第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4；金屬引線6以及焊盤7。
帶圓角的十字形的浮雕結(jié)構(gòu)3端部與基底1相連接。在浮雕結(jié)構(gòu)根部的應(yīng)力集中區(qū)域刻蝕第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4，使應(yīng)力進一步集中在壓敏電阻條上。在第一隔離槽陣列5-1中，兩個相鄰的隔離槽之間均勻布置壓敏電阻條4-1，在第二隔離槽陣列5-2中兩個相鄰的隔離槽之間均勻布置壓敏電阻條4-2，第三隔離槽陣列5-3中兩個相鄰的隔離槽之間均勻布置壓敏電阻條4-3，第四隔離槽陣列5-4中個相鄰的兩隔離槽之間均勻布置壓敏電阻條4-4。所有壓敏電阻條的有效長度沿著壓阻系數(shù)最大的晶向。金屬引線6將第一壓敏電阻條4-1和壓敏電阻條4-4連接組成惠斯通電橋中的電阻r1，金屬引線6將壓敏電阻條4-2和壓敏電阻條4-3連接組成惠斯通電橋中的電阻r3，且壓敏電阻條與布置在基底上的四個焊盤7電連接，并與外置相同阻值的電阻r2和電阻r4連接組成惠斯通全橋?qū)崿F(xiàn)電信號的輸入和輸出。
薄膜結(jié)構(gòu)層200包括薄膜2；浮雕結(jié)構(gòu)層100中的第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4延伸至薄膜2。
背腔結(jié)構(gòu)層300包括刻蝕的背腔14，背腔14為“c”型腔，結(jié)構(gòu)簡單，mems工藝成熟易實現(xiàn)。
電阻條和隔離槽陣列的分布如圖4a至圖4d所示，所述的第一壓敏電阻條4-1、第二壓敏電阻條4-2、第三壓敏電阻條4-3和第四壓敏電阻條4-4均為四折電阻條結(jié)構(gòu)；每一折電阻條分布在隔離槽陣列中相鄰的兩個隔離槽之間的位置，四個電阻條的初始電阻值相同，并且其有效長度方向均沿著最大壓阻系數(shù)的晶向。
第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4的結(jié)構(gòu)完全相同，第一隔離槽陣列5-1和第三隔離槽陣列5-3相對設(shè)置，第二隔離槽陣列5-2和第四隔離槽陣列5-4相對設(shè)置。第一隔離槽陣列5-1包括五個依次設(shè)置的隔離槽，分隔相鄰的兩個隔離槽的四個側(cè)壁上方分別設(shè)置有一折壓敏電阻條，總共四折壓敏電阻條，通過歐姆接觸區(qū)13將四折壓敏電阻條連接為一體，形成壓敏電阻條。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，薄膜2為正方形，沿薄膜2邊緣分布的隔離槽陣列，每個隔離槽陣列包括五個依次沿著薄膜的邊設(shè)置的隔離槽，兩個相鄰的隔離槽陣列結(jié)構(gòu)之間為壓敏電阻條的位置，隔離槽結(jié)構(gòu)使得應(yīng)力突變進而應(yīng)力集中在壓敏電阻條位置，應(yīng)力集中效果好。
本發(fā)明的工作原理如下：
參照圖6，當(dāng)傳感器受到壓力作用時，帶有浮雕結(jié)構(gòu)的薄膜2開始向下凹，浮雕結(jié)構(gòu)層100中的十字形浮雕結(jié)構(gòu)3使應(yīng)力集中在浮雕結(jié)構(gòu)3的根部，第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4隔離槽陣列通過應(yīng)力突變的原理對應(yīng)力進一步集中，增大了壓敏電阻條的阻值變化量，從而提高了傳感器的靈敏度。
參照圖7，將阻值相同的四個電阻連成惠斯通電橋，其中，電阻r1為傳感器芯片中第一壓敏電阻條4-1和第四壓敏電阻條4-4的阻值總和，電阻r3為芯片中第二壓敏電阻條4-2和第三壓敏電阻條4-3的阻值總和，電阻r2和電阻r4為外置固定電阻；vin為外加電壓，當(dāng)被測壓力作用在傳感器芯片上時，基于硅的壓阻效應(yīng)，壓敏電阻條的阻值發(fā)生改變，則惠斯通電橋的輸出電壓vo為：
上式中，r1為電阻r1的阻值，r2為電阻r2的阻值，r3為電阻r3的阻值，r4為電阻r4的阻值。
當(dāng)傳感器芯片不受力時，電阻值滿足關(guān)系式r1r3＝r2r4，電路的輸出為零，因此在設(shè)計時四個電阻完全相同，無外力時電橋處于平衡狀態(tài)。
當(dāng)傳感器芯片受到壓力時，其壓敏電阻條的阻值基于壓阻效應(yīng)發(fā)生變化，使得電阻r1和電阻r3阻值均變?yōu)閞+δr，惠斯通電橋是去平衡，產(chǎn)生輸出：
又因為四個電阻初始電阻都為r則：
參照圖8所示，本發(fā)明提出一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的制備方法，包括順序進行的以下步驟：
(a)、使用n型(100)晶面雙面拋光soi硅片和bf33玻璃，用hf溶液清洗soi硅片，所述soi硅片由上層單晶硅9、二氧化硅埋層10和下層單晶硅11組成，其中二氧化硅埋層10將上層單晶硅9和下層單晶硅11隔離開；
(b)、在900℃～1200℃溫度下對soi硅片進行雙面高溫氧化形成第一二氧化硅層12和第二二氧化硅層15；
(c)、使用壓敏電阻版，采用離子刻蝕(reactiveionetching，rie)工藝去除第一二氧化硅層12中壓敏電阻區(qū)域內(nèi)的熱氧二氧化硅，進行硼離子輕摻雜，形成第一壓敏電阻條4-1、第二壓敏電阻條4-2、第三壓敏電阻條4-3和第四壓敏電阻條4-4；然后進行退火，保證soi片中雜質(zhì)濃度均勻分布；
(d)、采用等離子增強化學(xué)氣相沉積(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)工藝在(c)制得的soi片正面形成一層第三二氧化硅層，用于保證壓敏電阻區(qū)在重摻雜中不受到影響；利用歐姆接觸版，進行光刻和反應(yīng)離子刻蝕工藝，去除歐姆接觸區(qū)位置的第一二氧化硅和pecvd產(chǎn)生的第三二氧化硅層，形成歐姆接觸區(qū)限制離子重摻雜的區(qū)域，其余區(qū)域的二氧化硅層充當(dāng)掩模，然后進行硼離子重摻雜，形成低阻值的歐姆接觸區(qū)13；然后進行退火處理，使得歐姆接觸區(qū)13的雜質(zhì)摻雜濃度進一步均勻，保證形成穩(wěn)定接觸；
(e)、在歐姆接觸區(qū)13，采用金屬引線版去除金屬引線和焊盤區(qū)域的第一二氧化硅層12和第三二氧化硅層，濺射金屬層，形成金屬引線6和焊盤7，并在高溫下進行合金化處理；
(f)、使用正面浮雕結(jié)構(gòu)版和隔離槽陣列版，對soi片正面進行光刻，采用離子刻蝕工藝在基底1正面刻蝕形成浮雕結(jié)構(gòu)3、第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4隔離槽陣列，其中，第一隔離槽陣列5-1、第二隔離槽陣列5-2、第三隔離槽陣列5-3和第四隔離槽陣列5-4刻蝕到soi中二氧化硅層10自停止；
(g)、使用背腔刻蝕版對soi片背面進行光刻，以soi片中二氧化硅埋層10作為刻蝕停止層干法刻蝕去除多余的硅，形成背腔14，背腔14的底面即為薄膜2；
(h)、將(g)制作的芯片結(jié)構(gòu)與玻璃片8進行真空鍵合，制作出絕壓超低壓力傳感器芯片。
本發(fā)明所達到的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
1、測量范圍：0～500pa；
2、測量精度：優(yōu)于0.5％fs；
3、靈敏度：大于30μv/v/pa；
4、工作溫度：-50～120℃；
5、一階固有頻率：大于10khz。
以上內(nèi)容僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，其特征在于，包括自上至下依次設(shè)置的浮雕結(jié)構(gòu)層(100)、薄膜結(jié)構(gòu)層(200)和背腔結(jié)構(gòu)層(300)，所述浮雕結(jié)構(gòu)層(100)包括浮雕結(jié)構(gòu)(3)，所述浮雕結(jié)構(gòu)(3)的端部刻蝕有隔離槽陣列，所述隔離槽陣列包括多個依次設(shè)置的隔離槽，所述相鄰的兩個隔離槽之間設(shè)置有壓敏電阻組件，設(shè)置在同一個隔離槽陣列處的壓敏電阻組件連接形成一個壓敏電阻，所有的壓敏電阻通過金屬引線(6)連接，組成惠斯通電橋中電阻r1和電阻r3，電阻r1和電阻r3與外置的電阻r2和電阻r4連接組成惠斯通全橋?qū)崿F(xiàn)電信號的輸入和輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，其特征在于，所述浮雕結(jié)構(gòu)(3)為十字形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，其特征在于，所述浮雕結(jié)構(gòu)(3)的根部具有倒角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，其特征在于，所述浮雕結(jié)構(gòu)(3)的四個端部分別設(shè)置有第一陣列隔離槽(5-1)、第二陣列隔離槽(5-2)、第三陣列隔離槽(5-3)和第四陣列隔離槽(5-4)；所述第一陣列隔離槽(5-1)處設(shè)置有第一壓敏電阻條(4-1)，所述第二陣列隔離槽(5-2)處設(shè)置有第二壓敏電阻條(4-2)，所述第三陣列隔離槽(5-3)處設(shè)置有第三壓敏電阻條(4-3)，所述第四陣列隔離槽(5-4)處設(shè)置有第四壓敏電阻條(4-4)，所述第一壓敏電阻條(4-1)和第四壓敏電阻條(4-4)連接組成惠斯通電橋中的電阻r1，第二壓敏電阻條(4-2)和第三壓敏電阻條(4-3)連接組成惠斯通電橋中的電阻r3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，其特征在于，每個陣列隔離槽包括五個依次沿著薄膜的邊設(shè)置的隔離槽，分隔相鄰的兩個隔離槽的四個側(cè)壁上方分別設(shè)置有一折壓敏電阻條，總共四折壓敏電阻條，通過歐姆接觸區(qū)(13)將四折壓敏電阻條連接為一體，形成壓敏電阻條。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片，其特征在于，所述背腔結(jié)構(gòu)層(300)中刻蝕的背腔(14)為c型腔。
7.一種權(quán)利要求1所述的隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、清洗soi硅片，所述soi硅片由上層單晶硅(9)、二氧化硅埋層(10)和下層單晶硅(11)組成；
步驟2、對soi硅片進行雙面高溫氧化，在soi硅片的頂面形成第一二氧化硅層(12)，在soi硅片的底面形成第二二氧化硅層(15)；
步驟3、使用壓敏電阻版，采用離子刻蝕工藝去除第一二氧化硅層(12)中敏電阻區(qū)域內(nèi)的二氧化硅，并進行硼離子輕摻雜，形成壓敏電阻條；然后進行退火，保證soi片中雜質(zhì)濃度均勻分布；
步驟4、在步驟3得的soi片正面成一層第三二氧化硅層，然后利用歐姆接觸版，進行光刻和反應(yīng)離子刻蝕，去除第三二氧化硅層和第一二氧化硅層(12)中歐姆接觸區(qū)位置的二氧化硅，形成歐姆接觸區(qū)限制離子重摻雜的區(qū)域，其余區(qū)域的二氧化硅層充當(dāng)掩模，然后進行硼離子重摻雜，形成歐姆接觸區(qū)(13)；
步驟5、在歐姆接觸區(qū)(13)中，采用金屬引線版去除金屬引線和焊盤區(qū)域的第一二氧化硅層(12)和第三二氧化硅層，濺射金屬層，形成金屬引線(6)和焊盤(7)，并進行合金化處理；
步驟6、使用正面浮雕結(jié)構(gòu)版和陣列隔離槽版，對步驟5得到的soi片正面進行光刻，采用離子刻蝕工藝在基底(1)正面刻蝕形成浮雕結(jié)構(gòu)(3)和多個陣列隔離槽，所述陣列隔離槽刻蝕到soi中二氧化硅層(10)停止；
步驟7、使用背腔刻蝕版對步驟6得到的soi片背面進行光刻，以soi片中二氧化硅埋層(10)作為刻蝕停止層干法刻蝕去除多余的硅，形成背腔(14)；
步驟8、將步驟7得到的芯片結(jié)構(gòu)與玻璃片(8)進行真空鍵合，制作出超低壓力傳感器芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的制備方法，其特征在于，所述步驟4完成后，進行退火處理，使得歐姆接觸區(qū)(13)的雜質(zhì)摻雜濃度進一步均勻。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種隔離槽陣列結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片及其制備方法，屬于MEMS壓阻式壓力傳感器領(lǐng)域，傳感器芯片由浮雕薄膜結(jié)構(gòu)層和背腔結(jié)構(gòu)層組成，浮雕薄膜結(jié)構(gòu)層分為浮雕層和薄膜層，浮雕層由位于薄膜內(nèi)部帶圓角的十字形結(jié)構(gòu)組成，浮雕結(jié)構(gòu)與薄膜邊緣相接處布置有壓敏電阻條，壓敏電阻條的有效長度沿著壓阻系數(shù)最大的晶向，且每個壓敏電阻條內(nèi)部間隙布置隔離槽陣列結(jié)構(gòu)，使應(yīng)力集中在制備壓敏電阻條的位置上，提高了傳感器的靈敏度。金屬引線將四個壓敏電阻條兩兩連接形成兩個電阻，且將壓敏電阻條與布置在基底上的四個焊盤連接，并與外置相同阻值的兩個電阻連接組成惠斯通全橋?qū)崿F(xiàn)電信號的輸入輸出。背腔是C型腔結(jié)構(gòu)，制作工藝簡單。
