一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片及其制備方法與流程
本發(fā)明涉及傳感器芯片技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片及其制備方法。
背景技術(shù)：
硅壓力傳感器通常采用mems工藝制作而成，以壓敏電阻式的為例：用半導(dǎo)體單晶硅為原材料作為壓力的敏感元件材料，采用惠斯頓電橋把四根具有壓阻效應(yīng)的用半導(dǎo)體工藝制作的擴(kuò)散電阻制作在受壓膜片合適位置上，由于硅電阻的壓阻效應(yīng)，膜片的形變導(dǎo)致電阻值的變化，導(dǎo)致電橋的輸出就會有大的變化，從而反映被測壓強的變化，這樣的測量原理使得電阻的變化規(guī)律必須跟壓強的變化是一一對應(yīng)。然而，在實際使用過程中，沒有做過溫度補償?shù)男酒妮敵稣`差會非常大，測量變的沒有意義，傳統(tǒng)的溫度補償方式是采用在半導(dǎo)體芯片上制作一個pn結(jié)，利用pn結(jié)的溫度特性來測量溫度以補償壓力芯片的參數(shù)，但是pn結(jié)受本身的溫度以及本身準(zhǔn)確度的局限限制，只能在很窄的范圍內(nèi)補償，補償后的準(zhǔn)確度達(dá)不到很高的性能，這種半導(dǎo)體壓力芯片的介質(zhì)使用溫度不能太高，一般不會超過100攝氏度，補償?shù)淖罡邷?zhǔn)確度也受到很大限制。隨著半導(dǎo)體壓力傳感器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，使用場合的不斷增加，工作溫度范圍也在不斷擴(kuò)大，因此需要更加寬的溫度補償且耐高溫的溫度傳感器芯片技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種具有寬溫度補償、耐高溫的壓力溫度傳感器芯片。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片，包括有壓力傳感器芯片和鉑電阻，所述鉑電阻由多條薄膜電阻條組成，鉑電阻與壓力傳感器芯片的硅襯板之間設(shè)有sno2過渡層；鉑電阻、sno2過渡層和所述壓力傳感器芯片為一體化結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，所述壓力傳感器芯片包括有硅襯板和電極，硅襯板的正面安裝有所述的電機，硅襯板的背面設(shè)有杯型的空腔。
本發(fā)明的另一目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種具有寬溫度補償、耐高溫的壓力溫度傳感器芯片。
一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟：
第一步：在硅襯底的正面使用光刻技術(shù)注入四根電極，再硅襯底的背面刻蝕出杯型凹腔，制得薄片；
第二步：在薄片的正面施加光刻膠并空出計劃制作鉑電阻的區(qū)域；
第三步：在制作鉑電阻的區(qū)域真空噴濺一層sn，噴濺時間8~12分鐘后加熱至450~500℃，在有氧情況下自然冷卻至120±5℃，生成sno2過渡層；
第四步：在sno2過渡層上真空噴濺一層pt層，采用激光刻線方法在pt層上刻出預(yù)設(shè)的電阻值。
優(yōu)選的，還包括有測試步驟：將步驟四制得的產(chǎn)品硅片加熱到150攝氏度后立即快速放置到0攝氏度的環(huán)境，進(jìn)行溫度沖擊，分析觀察有沒有薄膜脫落現(xiàn)象，記錄0攝氏度下測量電阻值，篩選出符合條件的產(chǎn)品。
優(yōu)選的，還包括有封裝引線測試步驟。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明采用了半導(dǎo)體工藝制作的pt熱敏電阻作為補償電阻，pt測溫電阻作文測溫元件，pt測溫電阻是利用金屬的電阻隨著工作溫度的變化發(fā)生線性變化的原理而實現(xiàn)測量，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，同時，pt電阻測量到450攝氏度的溫度，因此可以在很寬的范圍內(nèi)對本芯片進(jìn)行補償，實現(xiàn)在更加高溫度要求的場合的使用，同時輸出測量的溫度的數(shù)值。集成在芯片上的pt電阻用于直接測量介質(zhì)的工作溫度，可以輸出這個實時溫度信號，也可以用于壓力測量單元的溫度修正用，保證壓力測量時候在介質(zhì)高溫時候的準(zhǔn)確度要求。并且通過芯片上面的pt電阻測量芯片所處的環(huán)境溫度，把溫度信號和壓強信號通過mcu數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)-40攝氏度~130℃間的補償，實現(xiàn)高精度測量。。
由于材料特性，pt薄膜與si02直接黏貼的效果不好，pt薄膜容易掉落，而本發(fā)明的半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法在制備pt電阻前先制備一層sno2（二氧化錫）過渡層，而且該sno2過渡層使用先真空濺射一層sn，8~12分鐘的作用使sn牢固地貼在硅片再加熱并有氧冷卻的特殊工藝制備，sno2過渡層在硅襯板上的粘著效果好，然后再在sno2過渡層上制作pt薄膜電阻。此方法可解決pt薄膜電阻與si02直接黏貼的效果不好及容易掉落的問題。同時，本發(fā)明整個制備方法操作簡單，能夠大量生產(chǎn)。
附圖說明
利用附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
圖1是半體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是半體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的一個實施例的另構(gòu)示意圖。
在圖1和圖2中包括有：
1——硅片（又稱“硅襯板”）、2——pt電阻、3——壓力傳感器芯片、4——電極、5——空腔。
具體實施方式
結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1
本實施例的半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法包括有以下步驟：
第一步：在硅片（也稱“硅襯底”）的正面使用光刻技術(shù)注入四根電極，再硅片（硅襯底）的背面刻蝕出杯型凹腔，制得薄片；
第二步：在薄片的正面施加光刻膠并空出計劃制作鉑電阻的區(qū)域；
第三步：在制作鉑電阻的區(qū)域真空噴濺一層sn，噴濺時間8~12分鐘后加熱至450~500℃，在有氧情況下自然冷卻至120±5℃，生成sno2過渡層；
第四步：在sno2過渡層上真空噴濺一層pt層，采用激光刻線方法在pt層上刻出預(yù)設(shè)的電阻值，電阻值可以為100歐姆、500歐姆、1000歐姆或者其他數(shù)值。
第五步：將步驟四制得的產(chǎn)品硅片加熱到150攝氏度后立即快速放置到0攝氏度的環(huán)境，進(jìn)行溫度沖擊，分析觀察有沒有薄膜脫落現(xiàn)象，記錄0攝氏度下測量電阻值，篩選出符合條件的產(chǎn)品。
第六步：劃片封裝引線測試。
通過上述方法制備的半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片包括有壓力傳感器芯片和鉑電阻，所述鉑電阻由多條薄膜電阻條組成，鉑電阻與壓力傳感器芯片的硅襯板之間設(shè)有sno2過渡層；鉑電阻、sno2過渡層和所述壓力傳感器芯片為一體化結(jié)構(gòu)。其中，壓力傳感器芯片包括有硅襯板和電極，硅襯板的正面安裝有所述的電機，硅襯板的背面設(shè)有杯型的空腔。
其中，壓力傳感器芯片是采用惠斯頓電橋結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散電阻方式，也可以是采用電容式測量方式或者諧振硅式的結(jié)構(gòu)、
將上述制得的產(chǎn)品進(jìn)行測試如下：
測試方法：產(chǎn)品硅片加熱到150攝氏度后立即快速放置到0攝氏度的環(huán)境，進(jìn)行溫度沖擊，分析觀察有沒有薄膜脫落現(xiàn)象，記錄0攝氏度下測量電阻值，篩選出符合條件的產(chǎn)品
測試數(shù)據(jù)：
結(jié)論：通過上述測試可知，本發(fā)明的半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片具有較寬的溫度補償范圍，耐高溫和電阻具有穩(wěn)定性，并且pt電阻不易掉落。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案說明而非對權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照較佳實施例應(yīng)當(dāng)理解，并可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，但屬于本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)相同和保護(hù)范圍。
技術(shù)特征：
1.一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片，其特征在于：包括有壓力傳感器芯片和鉑電阻，所述鉑電阻由多條薄膜電阻條組成，鉑電阻與壓力傳感器芯片的硅襯板之間設(shè)有sno2過渡層；鉑電阻、sno2過渡層和所述壓力傳感器芯片為一體化結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片，其特征在于：所述壓力傳感器芯片包括有硅襯板和電極，硅襯板的正面安裝有所述的電機，硅襯板的背面設(shè)有杯型的空腔。
3.一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法，用于制備如權(quán)利要求1和2所述的半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法其特征在于，包括有以下步驟：
第一步：在硅片的正面使用光刻技術(shù)注入四根電極，再在硅片的背面刻蝕出杯型空腔，制得薄片；
第二步：在薄片的正面施加光刻膠并空出計劃制作鉑電阻的區(qū)域；
第三步：在制作鉑電阻的區(qū)域真空噴濺一層sn，噴濺時間8~12分鐘后加熱至450~500℃，在有氧情況下自然冷卻至120±5℃，生成sno2過渡層；
第四步：在sno2過渡層上真空噴濺一層pt層，采用激光刻線方法在pt層上刻出預(yù)設(shè)的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法，其特征在于：還包括有測試步驟：將步驟四制得的產(chǎn)品硅片加熱到150攝氏度后立即快速放置到0攝氏度的環(huán)境，進(jìn)行溫度沖擊，分析觀察有沒有薄膜脫落現(xiàn)象，記錄0攝氏度下測量電阻值，篩選出符合條件的產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4述的一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片的制備方法，其特征在于：還包括有封裝引線測試步驟。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體耐高溫壓力溫度傳感器芯片，其采用了半導(dǎo)體工藝制作的Pt熱敏電阻作為補償電阻，實現(xiàn)寬范圍內(nèi)的溫度補償，實現(xiàn)在更加高溫度要求的場合的使用，同時，制備方法可解決Pt薄膜與Si02直接黏貼的效果不好及容易掉落的問題。同時，本發(fā)明整個制備方法操作簡單，能夠大量生產(chǎn)。
