[发明专利]高温压力传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS制造领域，尤其涉及一种高温压力传感器及其制备方法。 

背景技术

微机电系统（Micro-Electro-Mechanic System，简称MEMS）是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统；MEMS具有体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点，被广泛应用于诸多领域中。 

MEMS微桥结构是利用牺牲层释放工艺形成桥结构，被广泛应用于MEMS传感器中，如扩散硅压阻式压力传感器等。 

传统的扩散硅压阻式压力传感器的制备工艺，一般采用P-N结来隔离应变电桥与应变膜，但由于P-N结漏电流会随着温度升高而急剧增大，使得制备的压力传感器在高温环境中工作时P-N结会产生较大的漏电流，较高的温度会造成器件结构性能不稳定，甚至会导致产品的失效；所以目前基于P-N结隔离的压力传感器的工作温度均低于80℃。 

中国专利（公开号：CN1334918A）记载了一种半导体压力传感 器，包括：带膜片的硅基底，该膜片随着压力而产生变形；设在膜片上的应变片，由扩散电阻器形成；PN结区域，设在应变片附近，并被加给反向偏压。该专利文献中记载的压力传感器即为基于PN结的传感器，其PN结区域会随着环境温度的升高其漏电流会急剧的增大，即其工作的环境温度对其性能的影响非常大，当处于过高温度温度环境时，极易造成产品的失效。 

中国专利（申请公布号：CN102770743A）记载了一种压力传感器，通过在单一的半导体基板上形成将压力转换为电信号的压力转换部、和对该压力转换部所转换的电信号进行处理的信号处理电路而成。上述压力转换部包括使上述半导体基板部分地变薄而成的隔膜、和形成在该隔膜的表面的多个压电电阻元件，上述信号处理电路由形成在p型导电型区域的CMOS集成电路构成，该p型导电型区域设置在上述半导体基板表面中的上述隔膜的周围，上述压电电阻元件通过在设置于上述隔膜的表面的p型导电型区域中形成因n型的杂质扩散而产生的n型的导电型区域、并且使p型的杂质扩散至该n型导电型区域而形成。该专利文献虽然记载了采用PN结制备传感器相关的技术方案，但并没有记载如何解决PN结随工作环境温度的升高造成漏电流升高，进而导致产品失效的相关技术方案。 

发明内容

本发明记载了一种高温压力传感器，其中，所述高温压力传感器包括： 

一设置有质量块和承压膜的体硅层，且该体硅层的正面表面上覆盖有一绝缘层，且所述绝缘层暴露的表面上设置压阻； 

一设置有通孔的背面玻璃，所述背面玻璃键合于所述体硅层的背面上，且所述质量块和所述承压膜均暴露于所述通孔中； 

一正面玻璃，所述正面玻璃通过一电阻层键合于所述绝缘层的表面上，形成有一密封的腔体，且所述压阻位于所述腔体中； 

其中，所述正面玻璃中还设置有若干贯穿其上下表面的导体层，每个所述导体层与所述电阻层表面接触的端部中还嵌入设置有金属电极，且该金属电极暴露的表面与所述绝缘层的表面接触。 

上述的高温压力传感器，其中，所述压阻的材质与所述电阻层的材质相同。 

上述的高温压力传感器，其中，所述高温压力传感器还包括: 

一基座玻璃，所述基座玻璃上贯穿设置有金属连线； 

一基座，所述正面玻璃通过所述基座玻璃烧结于所述基座上； 

其中，所述金属连线的一端部嵌入所述导体层中，以通过所述导体层与所述金属电极连接，且该金属连线的另一端部暴露于所述基座玻璃。 

上述的高温压力传感器，其中，所述金属电极包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层覆盖于所述绝缘层上，所述第二金属层覆盖于所述第一金属层上。 

上述的高温压力传感器，其中，所述第一金属层的材质为Ti或Ni，所述第二金属层的材质为铂金或Cr。 

上述的高温压力传感器，其中，所述质量块和所述承压膜的材质均为体硅。 

上述的高温压力传感器，其中，所述压阻和所述电阻层的材质均为掺杂体硅。 

本发明还提供了一种制备高温压力传感器的方法，其中，所述方法包括： 

提供一具有背面体硅层的体硅衬底，该背面体硅层的上表面按照从下至上顺序依次设置有体硅层、正面绝缘层和体硅薄膜； 

进行离子掺杂工艺，以将所述体硅薄膜转变为掺杂层； 

去除部分所述掺杂层至所述正面绝缘层的表面，于该正面绝缘层的上表面形成压阻和电阻层；