[发明专利]一种带自检测装置的压阻式压力传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，具体来说，涉及一种带自检测装置的压阻式压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。目前市面上主流的压力传感器为压阻式压力传感器。在一个传感器正式地投入工业实践应用之前，必须先进行测试、标定等一系列环节来研究传感的性能。传统的检测方法是将压力传感器放置在气压箱，通过设定压力值来模拟实际测量环境。但这传统的方法存在一个弊端，设定的压力值不能剧变，当需要从一个压力值变化到另一个压力值时，往往需要经过很长的变化时间。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种带自检测装置的压阻式压力传感器，利用静电力模拟实际检测中的压力值，能够快速实现压力值的改变，在分析传感器性能时，具有更高的效率。同时还提供该传感器的制备方法，简单易行。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种带自检测装置的压阻式压力传感器，该压力传感器包括玻璃基板、自检测电极、硅衬底、腐蚀停止层、外延单晶硅层、压阻条、钝化层和金属引线；硅衬底中设有真空密封腔，硅衬底的下部和玻璃基板通过阳极键合，腐蚀停止层生长在硅衬底的上方；真空密封腔的底面为玻璃基板的顶面，真空密封腔的顶面为腐蚀停止层的底面；自检测电极连接在玻璃基板上，且自检测电极位于真空密封腔中，外延单晶硅层生长在腐蚀停止层的上方，位于真空密封腔正上方的腐蚀停止层和外延单晶硅层形成可动敏感薄膜层，非位于真空密封腔正上方的腐蚀停止层和外延单晶硅层形成不可动敏感薄膜层；在外延单晶硅层进行磷离子轻掺杂，形成压阻条；与压阻条相连的外延单晶硅层区域进行掺杂，形成磷离子重掺杂扩散区；钝化层覆盖在外延单晶硅层表面，钝化层中设有电极引出孔；金属引线的下部伸入钝化层的电极引出孔中，与磷离子重掺杂扩散区形成欧姆接触；压阻条通过金属引线相连，构成惠斯通电桥。

进一步，所述的腐蚀停止层由氧化硅构成。

进一步，所述的钝化层由二氧化硅层和氮化硅层组成，二氧化硅层生长在外延单晶硅层和氮化硅层之间。

进一步，所述的四个压阻条位于可动敏感薄膜层中，且位于外延单晶硅层的四周边缘的中心处。

一种带自检测装置的压阻式压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

第一步，在双面抛光的硅衬底一面热氧化生成一层二氧化硅作为腐蚀停止层；

第二步：在腐蚀停止层上外延一层单晶硅层，作为外延单晶硅层；

第三步：在外延单晶硅层选择性地进行磷离子轻掺杂，形成压阻条，在与压阻条相连的外延单晶硅层区域进行掺杂，形成磷离子重掺杂扩散区；

第四步：在外延单晶硅层表面生长二氧化硅层和氮化硅层，作为钝化层，光刻钝化层中，形成电极引出孔；

第五步：在钝化层表面溅射金属，光刻图形化，形成金属引线，金属引线通过钝化层中的电极引出孔与磷离子重掺杂扩散区形成欧姆接触，压阻条通过金属引线相连，构成惠斯通电桥；

第六步：在硅衬底的另一面进行各项异性刻蚀，形成空腔；

第七步：在玻璃基板上溅射一层金属，作为自检测电极；

第八步，将硅衬底和玻璃基板进行阳极键合，形成真空密封腔。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：测试方便、效率高。利用在自检测电极和单晶硅层施加电压产生的静电力来方便地模拟实际检测中的压力值，具有更高的效率。该压阻式压力传感器采用自检测装置，当在自检测电极和外延单晶硅层施加电压时，两者之间产生的静电力使得可动敏感膜发生弯曲，位于可动敏感膜上的压阻条由于受到力的作用，电阻值发生改变，变化的电阻导致通过惠斯通电桥输出的电压发生变化，检测其变化可以实现压力测量。本发明方便地利用静电力模拟实际检测中的压力值，在分析传感器的性能时，具有更高的效率。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明中制备方法的第一步的结构示意图。

图3是本发明中制备方法的第二步的结构示意图。

图4是本发明中制备方法的第三步的结构示意图。

图5是本发明中制备方法的第四步的结构示意图。

图6是本发明中制备方法的第五步的结构示意图。

图7是本发明中制备方法的第六步的结构示意图。