[发明专利]一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法

说明书

本发明属于压力传感器技术领域，具体涉及一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法。所述半导体应变计采用全边框封闭式孔洞结构，并包括高阻硅衬底层、二氧化硅氧化层、两条电阻栅、三个铝压脚以及氮化硅绝缘钝化膜；其中，两条电阻栅由四条力敏电阻串联而成，力敏电阻由低压气相沉积法在二氧化硅氧化层表面上方生长的亚纳米硅晶体薄膜组成，亚纳米硅晶体薄膜的晶核大小介于纳米硅与多晶硅之间。本发明所得的应变计具有宽应用温度范围，如使用温度在‑60℃~+180℃且具备低温漂特性以及高稳定性。

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，更具体地，涉及一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计及其制备方法。

背景技术

在3Mpa～200Mpa的压力传感器领域中，压力密封封装结构矛盾突出，一般使用的橡胶圈密封已无法满足高温高压下的应用，难以解决压力泄漏问题。目前国内外针对大量程的压力传感器/变送器有二种结构形式：一种是溅射膜结构、另一种是玻璃微熔应变计结构。溅射膜结构压力传感器/变送器的制作工艺复杂，工艺要求高，在成本上没有优势。而玻璃微熔技术工艺更容易实现批量生产，并具有同样的可靠性稳定性，且成本较低。玻璃微熔技术把二片半导体应变计，用玻璃胶先烧结在17-4PH不锈钢压力座上，构成惠斯顿电桥，再通过氩弧焊、电子束、高能激光束等工艺把压力座烧焊在不锈钢外壳的压力端口，当压力座背面的弹性膜区域内受到压力作用时，两个应变计形成的惠斯登电桥就会产生与应力成线性关系的电信号，该电信号经变送电路处理放大后送电脑中央处理器处理，再经执行器指挥各项动作，达到智能测量控制目的。

早期玻璃微熔传感器/变送器生产所有的半导体应变计均依靠进口应变计。2015年本公司的下属公司成功研制了一种半导体应变计，并申请了发明专利，公告号：CN105091730B《一种DSOI应变计及其制作方法》。该具有自主知识产权的半导体应变计，年产量可以达到1000万片，已经大量应用于各种传感器、变送器产品的生产。

随着应用领域的推广，因应市场的需求，发明新型的半导体应变计，以适用宽应用温度范围，如使用温度-60℃~+180℃，低温漂特性，高稳定性等已成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种新型的半导体应变计，以适用宽应用温度范围，如使用温度在-60℃~+180℃且具备低温漂特性以及高稳定性。

本发明的目的是提供一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计。

本发明的另一个目的是提供一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种超薄型全边框耐高温的半导体应变计，所述半导体应变计采用全边框封闭式孔洞结构，并包括高阻硅衬底层、二氧化硅氧化层、两条电阻栅、三个铝压脚以及氮化硅绝缘钝化膜；

其中，所述两条电阻栅相互连接形成半桥惠斯顿测量电路，而每条电阻栅由四条力敏电阻成“弓”字形串联组成，每条横向排列的力敏电阻之间通过浓硼短路条串联起来，两条电阻栅的一端共同连接了一个铝压脚，三个铝压脚之间存在孔洞区，三个铝压脚以“品”字形围设于孔洞区周围，最终由所述半导体应变计的表面和侧面通过氮化硅绝缘钝化层进行包裹形成全边框封闭式孔洞结构；其中，高阻硅衬底层的上表面与下表面分别设置有上述二氧化硅氧化层。

进一步的，所述高阻硅衬底层的上表面的二氧化硅氧化层与下表面的二氧化硅氧化层的厚度相等。