專利名稱：一種微電子壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及壓力傳感器，尤其涉及一種微電子壓力傳感器，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的壓力傳感器的感應(yīng)原理主要包括兩種壓阻感應(yīng)和電容感應(yīng)兩種。壓阻感應(yīng)的原理是壓力作用下，由于膜變形產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致膜上電阻發(fā)生變化。電容感應(yīng)的原理是壓力作用下，電容的一個(gè)可動(dòng)電極發(fā)生位移，電容間距變化，電容值變化。這兩種壓力傳感器的主要缺陷是(1)對(duì)于壓阻式壓力傳感器，這類壓力傳感器對(duì)于設(shè)計(jì)的要求很高，對(duì)于壓阻的大小，形狀以及放置的位置都有嚴(yán)格的要求。此外，工藝要求也很高，因?yàn)楸仨毐ＷC形成惠斯通電橋的四個(gè)電阻阻值完全相等。(2)對(duì)于電容式壓力傳感器，主要問(wèn)題是電極引出，并且由于存在一個(gè)可動(dòng)電極，導(dǎo)致封裝較困難，可靠性較差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種微電子壓力傳感器，技術(shù)方案如下一種微電子壓力傳感器，其特征在于以玻璃襯底為芯片基板，在玻璃襯底上表面附著硅片層，硅片層上附著氧化硅層，硅片層下表面的中心位置處設(shè)有一凹坑，凹坑與玻璃襯底層上表面之間形成空腔，凹坑之底面和開口面均為正方形，底面正方形小于開口面正方形，在氧化硅層上附著一層與凹坑底面正方形尺寸相同的正方形硅電阻層，在其四個(gè)頂角上各設(shè)置一個(gè)與硅電阻層連接的金屬電極片，其中一個(gè)對(duì)角線上的兩個(gè)電極用于通電流，另一條對(duì)角線上的兩個(gè)電極用于測(cè)量輸出電壓，玻璃襯底層下表面與一永磁體固接，永磁體尺寸》凹坑底面正方形。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果(1)本實(shí)用新型利用霍爾效應(yīng)，硅膜受壓形變使其上方的硅電阻感應(yīng)到不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使得兩個(gè)輸出電極的電壓發(fā)生變化。(2)本實(shí)用新型的加工工藝簡(jiǎn)單，整個(gè)工藝流程只要三塊掩膜版并且不需要用到十分復(fù)雜的工藝步驟。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的主視圖；圖2是圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型微電子壓力傳感器，在玻璃襯底層3上表面附著硅片層5，硅片層5上附著氧化硅層6，硅片層5下表面的中心位置處設(shè)有一凹坑，與玻璃襯底層上表面之間形成空腔，凹坑之底面和開口面均為正方形，底面正方形小于開口面正方形，在氧化硅層6上附著一層與凹坑底面正方形尺寸相同的正方形硅電阻層7，在其四個(gè)頂角上各設(shè)置一個(gè)與硅電阻層連接的金屬電極片2，其中一個(gè)對(duì)角線上的兩個(gè)電極用于通電流，另一條對(duì)角線上的兩個(gè)電極用于測(cè)量輸出電壓，玻璃襯底層3下表面與一永磁體4粘接，永磁體尺寸>凹坑底面正方形，凹坑底面正方形與氧化硅層6之間的方形硅片層5定義為硅膜1。本實(shí)用新型微電子壓力傳感器系基于霍爾效應(yīng)原理在物質(zhì)中任意一點(diǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度與電流密度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量積成正比。將壓力變化轉(zhuǎn)化成硅電阻7的一條對(duì)角線上的兩電極之間的電壓變化。硅膜1上方的硅電阻7的一條對(duì)角線上的兩個(gè)電極通電流，當(dāng)在一對(duì)角的兩電極上加電流，在另一對(duì)角上的兩電極間可以測(cè)得電壓值，該電壓值與壓力大小一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)硅膜1上方和下方壓力不相等時(shí)，硅膜1和硅電阻7向下彎曲。由于永磁體4在垂直方向上產(chǎn)生不均勻的磁場(chǎng)，因此硅電阻7感應(yīng)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化，硅電阻7的另外一條對(duì)角線上的兩個(gè)電極兩端就可以檢測(cè)到隨壓力變化而變化的感應(yīng)電勢(shì)。 當(dāng)有外界壓力作用時(shí)，硅膜1向下變形會(huì)使硅膜1上硅電阻7感應(yīng)到的的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，在硅電阻7上垂直于施加電流方向上的兩個(gè)電極上測(cè)得的感應(yīng)電勢(shì)也會(huì)增大，壓力越大，感應(yīng)電勢(shì)越大?？刹捎?00um厚SOI硅片，各向異性濕法腐蝕形成IOum厚的硅膜，膜尺寸可設(shè)計(jì)為IOOOumX IOOOum采用型號(hào)為N38，永磁體尺寸為3mmX4mmX 1. 5mm的磁鐵。
權(quán)利要求1. 一種微電子壓力傳感器，其特征在于以玻璃襯底為芯片基板，在玻璃襯底上表面附著硅片層，硅片層上附著氧化硅層，硅片層下表面的中心位置處設(shè)有一凹坑，凹坑與玻璃襯底層上表面之間形成空腔，凹坑之底面和開口面均為正方形，底面正方形小于開口面正方形，在氧化硅層上附著一層與凹坑底面正方形尺寸相同的正方形硅電阻層，在其四個(gè)頂角上各設(shè)置一個(gè)與硅電阻層連接的金屬電極片，其中一個(gè)對(duì)角線上的兩個(gè)電極用于通電流，另一條對(duì)角線上的兩個(gè)電極用于測(cè)量輸出電壓，玻璃襯底層下表面與一永磁體固接，永磁體尺寸 > 凹坑底面正方形。
專利摘要一種微電子壓力傳感器，基于霍爾效應(yīng)原理，設(shè)置一玻璃襯底層，在玻璃襯底層上表面附著硅片層，硅片層上附著氧化硅層，硅片層下表面的中心位置處設(shè)有一凹坑，與玻璃襯底層上表面之間形成空腔，凹坑之底面和開口面均為正方形，底面正方形小于開口面正方形，在氧化硅層上附著一層與凹坑底面正方形尺寸相同的正方形硅電阻層，在其四個(gè)頂角上各設(shè)置一個(gè)與硅電阻層連接的金屬電極片，玻璃襯底層下表面與一永磁體固接。
文檔編號(hào)G01L1/12GK202177477SQ20112024408
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者余輝洋, 秦明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)