高溫多晶硅壓力傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫多晶硅壓力傳感器，包括殼體、彈性蓋、感應(yīng)片、引出導(dǎo)線(xiàn)、膜片和膜片基座，所述膜片基座分別設(shè)置于所述殼體底部的兩端，所述膜片的兩端分別固定于所述膜片基座上，所述膜片由氮化硅鈍化層、納米多晶硅層、氮化鋁絕緣隔膜層和硅單晶層組成，所述納米多晶硅層位于所述氮化硅鈍化層的下表面和所述氮化鋁絕緣隔膜層的上表面之間，所述硅單晶層位于所述氮化鋁絕緣隔膜層的下表面。采用氮化鋁絕緣隔膜層作電絕緣層，將極大地改善器件的導(dǎo)熱特性。氮化鋁絕緣隔膜層具有熱導(dǎo)率高、電阻率大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性能好、熱膨脹系數(shù)與Si相近等優(yōu)異性能。本發(fā)明具有絕緣性能高和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高溫多晶硅壓力傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，特別是涉及一種高溫多晶硅壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫壓力傳感器因其特殊的高溫應(yīng)用環(huán)境而日益受到人們的重視。在石油、化工、冶金和航空航天等領(lǐng)域，有時(shí)必須在高溫環(huán)境下測(cè)試壓力。普通壓阻式壓力傳感器中力敏電阻依靠硼擴(kuò)散利用p-n結(jié)隔離形成，溫度升高，反相漏電便明顯增加，超過(guò)150°C后p-n結(jié)隔離便失效。要提高壓力傳感器高溫性能的最佳途徑是廢除力敏電阻的P-n結(jié)隔離，用絕緣層來(lái)代替P-n結(jié)隔離。藍(lán)寶石和SOI高溫壓力傳感器是目前傳感器市場(chǎng)上，用于在高溫壓力測(cè)量領(lǐng)域中替代普通擴(kuò)散硅壓力傳感器的理想產(chǎn)品。
[0003]為了使壓力傳感器能夠滿(mǎn)足高溫測(cè)壓的要求，早期有人提出用多晶硅做力敏電阻條的想法。由于多晶硅力敏電阻條是制備在絕緣襯底上，與一般的擴(kuò)散電阻不同，它沒(méi)有電學(xué)非線(xiàn)性及反向漏電現(xiàn)象，從而使傳感器可用于較高的溫度下。并且它的電阻溫度系數(shù)符號(hào)取決與摻雜濃度，容易控制以實(shí)現(xiàn)熱零點(diǎn)漂移的溫度補(bǔ)償?，F(xiàn)在一般用SiO2作電絕緣層，但是由于SiO2的熱膨脹系數(shù)與多晶硅的相差太大，當(dāng)溫度變化時(shí)，因二者熱膨脹系數(shù)不同，在其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而引起傳感器的零點(diǎn)溫度漂移。而且SiO2的導(dǎo)熱率比硅的小百倍，不利于電橋的散熱。采用SiO2作硅襯底和多晶硅力敏電阻條之間的電絕緣層時(shí)，熱模擬得到的溫度分布，高溫區(qū)局限于SiO2層上面，熱量幾乎不往下傳，這就限制了 SiO2材料在高溫、大功率集成電路中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題而提供一種絕緣性能高、耐高溫的高溫多晶硅壓力傳感器。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高溫多晶硅壓力傳感器，包括殼體、彈性蓋、感應(yīng)片、引出導(dǎo)線(xiàn)、膜片和膜片基座，所述膜片基座分別設(shè)置于所述殼體底部的兩端，所述膜片的兩端分別固定于所述膜片基座上，所述膜片由氮化硅鈍化層、納米多晶硅層、氮化鋁絕緣隔膜層和硅單晶層組成，所述納米多晶硅層位于所述氮化硅鈍化層的下表面和所述氮化鋁絕緣隔膜層的上表面之間，所述硅單晶層位于所述氮化鋁絕緣隔膜層的下表面。
[0006]采用氮化鋁絕緣隔膜層作電絕緣層，將極大地改善器件的導(dǎo)熱特性。氮化鋁絕緣隔膜層具有熱導(dǎo)率高、電阻率大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性能好、熱膨脹系數(shù)與Si相近等優(yōu)異性能，對(duì)于壓力傳感器的電橋散熱特別有利，可解決壓力傳感器啟動(dòng)時(shí)的零點(diǎn)時(shí)漂，是一種優(yōu)異的介電和絕緣材料，可用于電子器件和集成電路的封裝、介質(zhì)隔離和絕緣，尤其適于高溫高功率器件，因此選用氮化鋁絕緣隔膜層在力敏電阻條和硅彈性膜之間進(jìn)行絕緣隔離，由于無(wú)P-n結(jié)，力敏電阻無(wú)反向漏電，使制作的壓力傳感器特性好。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述氮化鋁絕緣隔膜層的厚度約為0.5 μ m。[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述氮化硅鈍化層的厚度為0.1 μ m。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述納米多晶硅層的厚度為0.5 μπι。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述硅單晶層的厚度為I μπι。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述感應(yīng)片采用電阻片，所述電阻片的個(gè)數(shù)為4個(gè)。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述感應(yīng)片分別位于所述膜片的四個(gè)頂角，所述感應(yīng)片與所述膜片的長(zhǎng)邊之間的夾角為45°。
[0013]
本發(fā)明的有益效果是:
采用氮化鋁絕緣隔膜層作電絕緣層，將極大地改善器件的導(dǎo)熱特性。氮化鋁絕緣隔膜層具有熱導(dǎo)率高、電阻率大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性能好、熱膨脹系數(shù)與Si相近等優(yōu)異性能。本發(fā)明具有絕緣性能高和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明高溫多晶硅壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明高溫多晶硅壓力傳感器中膜片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明高溫多晶硅壓力傳感器的感應(yīng)片的安裝示意圖。
[0015]圖中:1_殼體，2-彈性蓋，3-膜片，4-膜片基座，5-引出導(dǎo)線(xiàn)，6-感應(yīng)片，301-氮化硅鈍化層，302-納米多晶硅層，303-氮化鋁絕緣隔膜層，304-硅單晶層。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，本發(fā)明一種高溫多晶硅壓力傳感器，包括殼體1、彈性蓋2、感應(yīng)片6、引出導(dǎo)線(xiàn)5、膜片3和膜片基座4，膜片基座4分別設(shè)置于殼體I底部的兩端，膜片3的兩端分別固定于膜片基座4上，如圖2所示，膜片3由氮化硅鈍化層301、納米多晶硅層302、氮化鋁絕緣隔膜層303和硅單晶層304組成，納米多晶硅層302位于氮化硅鈍化層301的下表面和氮化鋁絕緣隔膜層303的上表面之間，硅單晶層304位于氮化鋁絕緣隔膜層303的下表面。
[0018]在本實(shí)施例中，氮化鋁絕緣隔膜層303的厚度約為0.5 μ m。氮化硅鈍化層301的厚度為0.1 μ m。納米多晶硅層302的厚度為0.5 μ m。硅單晶層304的厚度為I μ m。
[0019]如圖3所示，感應(yīng)片6采用電阻片，電阻片的個(gè)數(shù)為4個(gè)。感應(yīng)片6分別位于膜片3的四個(gè)頂角，感應(yīng)片6與膜片3的長(zhǎng)邊之間的夾角為45°。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫多晶硅壓力傳感器，包括殼體、彈性蓋、感應(yīng)片、引出導(dǎo)線(xiàn)、膜片和膜片基座，所述膜片基座分別設(shè)置于所述殼體底部的兩端，所述膜片的兩端分別固定于所述膜片基座上，其特征在于:所述膜片由氮化硅鈍化層、納米多晶硅層、氮化鋁絕緣隔膜層和硅單晶層組成，所述納米多晶硅層位于所述氮化硅鈍化層的下表面和所述氮化鋁絕緣隔膜層的上表面之間，所述硅單晶層位于所述氮化鋁絕緣隔膜層的下表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫多晶硅壓力傳感器，其特征在于:所述氮化鋁絕緣隔膜層的厚度約為0.5
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫多晶硅壓力傳感器，其特征在于:所述氮化硅鈍化層的厚度為0.1 μ mo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫多晶硅壓力傳感器，其特征在于:所述納米多晶硅層的厚度為0.5 μ mo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫多晶硅壓力傳感器，其特征在于:所述硅單晶層的厚度為 I μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫多晶硅壓力傳感器，其特征在于:所述感應(yīng)片采用電阻片，所述電阻片的個(gè)數(shù)為4個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫多晶硅壓力傳感器，其特征在于:所述感應(yīng)片分別位于所述膜片的四個(gè)頂角，所述感應(yīng)片與所述膜片的長(zhǎng)邊之間的夾角為45°。
【文檔編號(hào)】G01L1/18GK103674354SQ201210313838
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】謝淑穎 申請(qǐng)人:成都達(dá)瑞斯科技有限公司