專利名稱：硅高溫壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量壓力的半導(dǎo)體敏感器件。
目前，公知的硅壓力傳感器是在硅杯的應(yīng)變膜內(nèi)制作四個(gè)單晶硅壓敏電阻，并用金屬薄膜作引線將其聯(lián)結(jié)成電橋構(gòu)成，四個(gè)單晶硅壓敏電阻之間的電絕緣依靠P－N結(jié)實(shí)現(xiàn)相互隔離(鮑敏杭《矩形模上力敏電阻全橋的設(shè)計(jì)》半導(dǎo)體敏感器件 Vo1.1，P.5～57 1984；牛德芳等《力學(xué)敏感器件及其應(yīng)用》科學(xué)出版社1987)。當(dāng)無壓力存在時(shí)，電橋的輸出為零或一個(gè)較小的失調(diào)電壓，當(dāng)有壓力存在時(shí)，電橋輸出不為零或大于原來的失調(diào)電壓。在實(shí)際應(yīng)用中，有許多技術(shù)領(lǐng)域要求傳感器必須在較高的溫度下工作，而這種硅壓力傳感器只能在常溫下工作，即工作溫度不能高于100℃，因此不能滿足在較高溫度下測(cè)量和控制壓力的需要。
本實(shí)用新型的目的是提供一種既能在常溫又能在較高溫度(400℃)工作的硅高溫壓力傳感器。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)是單晶硅制成的硅杯的應(yīng)變膜上，是一層起電隔離作用的二氧化硅絕緣膜(厚約100nm～200nm)，該二氧化硅絕緣膜上是其電阻值相等的四個(gè)多晶硅壓敏電阻，這四個(gè)多晶硅壓敏電阻由多層結(jié)構(gòu)金屬膜(如TiCrAu多層結(jié)構(gòu)金屬膜)制成的四個(gè)金屬電極聯(lián)結(jié)成電橋，構(gòu)成一個(gè)完整的硅高溫壓力傳感器。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
附

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。附圖1表明，多晶硅壓敏電阻［1］、［2］、［3］和［4］聯(lián)結(jié)成電橋，VO是輸出電壓，VB是恒壓源，多晶硅壓敏電阻［1］、［2］、［3］和［4］的電阻值相等，如1千歐姆～2千歐姆。
附圖2是本實(shí)用新型所提供的硅高溫壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)是平面結(jié)構(gòu)示意圖，(b)是I－I剖面示意圖。
附圖2(a)和(b)表明，硅杯［6］的應(yīng)變膜［11］與多晶硅壓敏電阻［1］、［2］、［3］和［4］之間是起電隔離作用的二氧化硅絕緣膜［5］，多層結(jié)構(gòu)金屬膜制成的四個(gè)金屬電極［7］、［8］、［9］和［10］將四個(gè)多晶硅壓敏電阻［1］、［2］、［3］和［4］聯(lián)結(jié)成了電橋，其中兩個(gè)金屬電極如［7］和［9］用于聯(lián)結(jié)恒壓源VB，另外兩個(gè)金屬電極如［8］和［10］用作輸出電壓(VO)端，當(dāng)應(yīng)變膜［11］兩側(cè)存在壓力差時(shí)，在壓力的作用下，多晶硅壓敏電阻［1］、［2］、［3］和［4］中的兩個(gè)如［1］和［3］的電阻值增大，另外兩個(gè)如［2］和［4］的電阻值減小，即電橋失去平衡，輸出電壓VO發(fā)生變化，其變化量的大小與應(yīng)變膜兩側(cè)存在的壓力差的大小成正比，該變化量由輸出電壓(VO)端輸出，即由兩個(gè)金屬電極如［8］和［10］輸出。
本實(shí)用新型所提供的硅高溫壓力傳感器具有如下特點(diǎn)1.既可在常溫下工作又可在較高溫度下工作，其工作溫度可達(dá)400℃；2.結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧；3.制造工藝簡便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
由此可見，本實(shí)用新型所提供的硅高溫壓力傳感器結(jié)構(gòu)小巧，制造工藝簡便，整體成本較低，便于工業(yè)化生產(chǎn)，優(yōu)于已為人知的硅壓力傳感器，在化工、石油、航天、醫(yī)療、食品和氣象等技術(shù)領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種主要由硅杯及其應(yīng)變膜和聯(lián)結(jié)成電橋的四個(gè)壓敏電阻構(gòu)成的硅高溫壓力傳感器，其特征是硅杯[6]的應(yīng)變膜[11]與多晶硅壓敏電阻[1]、[2]、[3]和[4]之間是二氧化硅絕緣膜[5]，金屬電極[7]、[8]、[9]和[10]將所述多晶硅壓敏電阻[1]、[2]、[3]和[4]聯(lián)結(jié)成了電橋。
專利摘要一種硅高溫壓力傳感器。涉及一種測(cè)量壓力的存在及其數(shù)值大小的半導(dǎo)體敏感器件，尤其是在較高溫度下測(cè)量。此實(shí)用新型主要由硅杯及應(yīng)變膜和聯(lián)結(jié)成電橋的四個(gè)壓敏電阻構(gòu)成。硅杯6的應(yīng)變膜11與多晶壓敏電阻1、2、3、4之間是二氧化硅絕緣膜5。這種硅高溫壓力傳感器既可在常溫下工作又可在較高溫度下工作，其工作溫度可達(dá)400℃，而且其結(jié)構(gòu)小巧，制造工藝簡便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。在化工、石油、航天、醫(yī)療、食品和氣象等技術(shù)領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01L1/18GK2110217SQ9123221
公開日1992年7月15日 申請(qǐng)日期1991年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月13日
發(fā)明者張維新, 朱秀文, 毛贛如 申請(qǐng)人:天津大學(xué)