[发明专利]一种用于多物理量测量的传感器芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于，包括一基片，所述基片上集成设置有位于不同位置的温度传感器、湿度传感器和压力传感器中的至少两种传感器，所述基片背部还开设有一微腔，所述微腔位于对应所述压力传感器的位置处；

所述压力传感器包含有一惠斯通电桥，所述电桥由偶数个第一电阻元件电连接构成；

所述温度传感器包含有多个电连接的第三电阻元件，其中部分第三电阻元件构成了调阻电路；

所述湿度传感器包含有偶数个构成插指结构的第二电阻元件，所述插指结构上覆盖有吸湿材料，或，

所述湿度传感器包含有上下两个电极板，所述电极板上开设有多个小孔，并在所述上下两个电极板之间填充有湿敏材料；

所述温度传感器位于所述压力传感器和/或所述湿度传感器的周围；

所述第一电阻元件、所述第二电阻元件、所述第三电阻元件以及所述电极板的制作材料相同。

2.根据权利要求1所述的用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于，所述惠斯通电桥为半桥或全桥。

3.根据权利要求2所述的用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于，所述全桥包含有四个第一电阻元件，其中两个第一电阻元件对应位于所述微腔的中心，另外两个第一电阻元件分别对应位于所述微腔的两个对称边缘。

4.根据权利要求2所述的用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于，所述半桥包含有两个第一电阻元件，所述两个第一电阻元件分别对应位于所述微腔的中心和边缘。

5.根据权利要求1所述的用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于，在所述基片上集成有ASIC芯片，所述温度传感器集成于所述ASIC芯片上。

6.根据权利要求1所述的用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于，所述第一电阻元件、所述第二电阻元件、所述第三电阻元件的形状为蛇形或螺旋形；或，所述第一电阻元件、所述第三电阻元件的形状为蛇形或螺旋形，所述电极板的形状为正方形、长方形或圆形。

7.根据权利要求1所述的用于多物理量测量的传感器芯片，其特征在于,所述第一电阻元件、所述第二电阻元件、所述第三电阻元件以及所述电极板的制作材料中包含有敏感电阻材料薄膜，所述敏感电阻材料薄膜的厚度为500～10000埃。

8.一种用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对一基片进行表面清洁，然后在所述基片上沉积一层弹性薄膜；

(2)在所述弹性薄膜上溅射一层敏感电阻材料薄膜，将所述敏感电阻材料薄膜图形化形成压力传感器中的第一电阻元件、湿度传感器中的第二电阻元件以及温度传感器中的第三电阻元件；

(3)调整所述第三电阻元件的电阻至其规定值，然后在所有电阻元件上方沉积一保护层，将所述保护层开窗露出用于构建连接电极和涂覆吸湿材料的覆盖位；

(4)对所述基片的背部进行研磨，然后在所述基片背部对应所述压力传感器的位置处刻蚀出微腔；

(5)在所述基片上对应所述湿度传感器位置处涂覆吸湿材料；

(6)构建连接电极并在各元件之间进行布线。

9.根据权利要求8所述的用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，将所述基片的背面键合有一玻璃片，将所述微腔密封。

10.根据权利要求9所述的用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，在所述玻璃片上对应所述微腔的位置处进行开孔联通外界待测电压。

11.根据权利要求9所述的用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述微腔真空密封，或在密封的所述微腔内充有一个大气压力的干燥空气。

12.根据权利要求8-10任一项所述的用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述基片的材质为硅、砷化镓、磷化铟、氧化铝、蓝宝石、氮化铝、碳化硅、氮化硅、17-4PH、Ni-Span、Ni-Span C alloy902或X17U4Steel。

13.根据权利要求8-10任一项所述的用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述弹性薄膜的材料包括SiN,SiOx,SiOxNy,Al2O3,SiC,17-4PH,Ni-Span C alloy902,X17U4Steel或聚酰亚胺。

14.根据权利要求8-10任一项所述的用于多物理量测量的传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述敏感电阻材料薄膜包括AMR,GMR,TMR,铂金、金、锰、镍、镍铬合金、镍金合金、镍铬硅合金、铅铬合金、铂铱合金、掺杂硅、多晶硅或掺杂多晶硅。