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专利名称：Soi压力传感芯片结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种芯片结构，特别涉及一种适用于压阻式传感器领域的SOI压力传感芯片结构。
背景技术：
微电子机械系统又称MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System)是目前大规模制造微型高性能器件，如压力传感器，加速度计等的先进技术。MEMS压力传感器主要包括压阻式压力传感器和电容式压力传感器，其中，压阻式压力传感器是应用最广的MEMS器件。 压阻式压力传感器依靠一层压力膜来感应外界介质压力，通过微细加工工艺，可以在压力膜上制作压阻元件，这些压阻元件特点是其电阻值对于应力非常敏感。当施加外界压力时，压力膜就会发生形变并产生应力，这些应力传导到压阻元件上，会导致压阻元件电阻值发生变化。通过测量电阻变化，就可以将外界的压力变化转变为了电信号输出。提高压力传感器的输出信号，即灵敏度，可以通过提高压阻元件所受到的应力来实现。传统的SOI (Silicon On Insulator)压力传感器的压阻元件处于压力膜的上方,其底部与压力膜相连。压力传感器主要靠压力膜感受压力，通过压力膜与压阻单元的接触面将应力传导到压阻单元上。传统的SOI (Silicon On Insulator)压力传感器的压阻元件由4个压阻单元组成，每个压阻单元是一种多折线结构，由多个平行的压阻臂连接而成。每个压阻臂之间是镂空的，因此无法传导横向压力。一般来说，压阻单元底部受到较大的应力，顶部受到较小的应力。这样，整个压阻单元的平均拉应力变小，导致灵敏度降低。而且压阻单元与压力膜的接触面面积较小，会导致应力集中，降低了器件的抗过载能力。因此，特别需要一种SOI压力传感芯片结构，以解决上述现有存在的问题。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种SOI压力传感芯片结构，针对现有技术的不足，有效地提高压力传感器输出信号灵敏度和抗过载能力，具有低成本、性能优化和实施简单的特点。本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种SOI压力传感芯片结构，其特征在于，它包括一 SOI基片，在所述SOI基片上设置有压力膜，所述压力膜上设置有若干压阻元件，所述压阻元件上沉积有一层绝缘层，在所述绝缘层上沉积有一层填充物层。在本实用新型的一个实施例中，所述压阻元件由多个压阻臂连接而成，所述压阻臂之间设置有间隙，所述绝缘层沉积在所述压阻臂和所述压阻臂之间的间隙上。进一步，所述填充物层的厚度大于所述压阻臂的厚度。再进一步，所述填充物层的厚度为1-10微米。在本实用新型的一个实施例中，所述绝缘层的厚度为0. 1-1微米。[0014]在本实用新型的一个实施例中，所述压阻元件为4个，所述压阻元件分别设置在所述SOI基片上压力膜的侧面边缘处。在本实用新型的一个实施例中，所述SOI基片的端角处设置有引线接点，所述引线接点通过引线连接所述压阻元件。本实用新型的SOI压力传感芯片结构，与现有技术相比，在压阻元件上沉积绝缘层和填充物层，绝缘层可以实现压阻元件与填充物层之间的电隔离，使填充物层不影响压阻元件的电性能，填充物层可 以改变压阻元件的受力状态，使整个压阻元件只受到均匀的单一性质应力，而不再同时承受拉应力和压应力(负的拉应力)，既提高了压阻单元的整体应力，从而提高了器件的灵敏度，又避免了应力集中，提高了器件的抗过载能力，实现本实用新型的目的。本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

图I为本实用新型的SOI压力传感芯片结构的结构示意图；图2为本实用新型的压阻元件的结构示意图；图3为图2的侧面示意图；图4为本实用新型的压阻元件上沉积绝缘层的结构示意图；图5为本实用新型的压阻元件上沉积填充物的结构示意图；图6为本实用新型的压阻元件上沉积填充物最终状态的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图I、图2和图3所示，本实用新型的SOI压力传感芯片结构，它包括一 SOI基片100，在所述SOI基片100上设置有压力膜200，所述压力膜200上设置有若干压阻元件300，所述压阻元件300上沉积有一层绝缘层400 (参见图4)，在所述绝缘层400上沉积有一层填充物层500 (参见图5和图6)。如图I所示，所述压阻元件300为4个，所述压阻元件300分别设置在所述SOI基片100上压力膜200的侧面边缘处，或者压阻元件300也可设置在所述SOI基片100上压力膜200的任意位置处。所述SOI基片100的端角处设置有引线接点110，所述引线接点110通过引线120连接所述压阻元件300。如图2和图3所示，所述压阻元件300由多个压阻臂310连接而成，所述压阻臂310之间设置有间隙320，压阻臂310通过连接段330互相连接，所述绝缘层400沉积在所述压阻臂310和所述压阻臂310之间的间隙320上。在本实用新型中，所述绝缘层400的厚度为O. 1-1微米。(参见图4)如图5和图6所示，所述填充物层500的厚度大于所述压阻臂310的厚度，所述填充物层500的厚度为1-10微米。[0031]制作时，首先在压阻单元300上沉积一层绝缘层400 (参见图4)，可以但不限于采用化学气相工艺；绝缘层400的绝缘物可以是二氧化硅或其他绝缘材料，绝缘层400的厚度可根据压阻臂310间的间隙320的大小调整。然后在绝缘层400上沉积一层填充物层500 (参见图5)，工艺可以采用但不限于化学气相沉积；填充物层500的填充物包括多晶硅和氮化硅等。这样，整个压阻臂310和各个压阻单元300 (图中未示)之间的间隙320被填充物充满，使压阻元件300和压力膜200成为一个整体，表现为压阻元件300掩埋在压力膜200
的表面。最后采用减薄抛光的方法减小填充物层500的厚度，直至裸露绝缘层400 (参见图6)。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种SOI压力传感芯片结构，其特征在于，它包括一 SOI基片，在所述SOI基片上设置有压力膜，所述压力膜上设置有若干压阻元件，所述压阻元件上沉积有一层绝缘层，在所述绝缘层上沉积有一层填充物层。
2.如权利要求I所述的SOI压力传感芯片结构，其特征在于，所述压阻元件由多个压阻臂连接而成，所述压阻臂之间设置有间隙，所述绝缘层沉积在所述压阻臂和所述压阻臂之间的间隙上。
3.如权利要求2所述的SOI压力传感芯片结构，其特征在于，所述填充物层的厚度大于所述压阻臂的厚度。
4.如权利要求3所述的SOI压力传感芯片结构，其特征在于，所述填充物层的厚度为1-10微米。
5.如权利要求I所述的SOI压力传感芯片结构，其特征在于，所述绝缘层的厚度为O. 1-1微米。
6.如权利要求I所述的SOI压力传感芯片结构，其特征在于，所述压阻元件为4个，所述压阻元件分别设置在所述SOI基片上压力膜的侧面边缘处。
7.如权利要求I所述的SOI压力传感芯片结构，其特征在于，所述SOI基片的端角处设置有引线接点，所述引线接点通过引线连接所述压阻元件。
专利摘要本实用新型的目的在于公开一种SOI压力传感芯片结构，它包括一SOI基片，在所述SOI基片上设置有压力膜，所述压力膜上设置有若干压阻元件，所述压阻元件上沉积有一层绝缘层，在所述绝缘层上沉积有一层填充物层；与现有技术相比，在压阻元件上沉积绝缘层和填充物层，绝缘层可以实现压阻元件与填充物层之间的电隔离，使填充物层不影响压阻元件的电性能，填充物层可以改变压阻元件的受力状态，使整个压阻元件只受到均匀的单一性质应力，而不再同时承受拉应力和压应力(负的拉应力)，既提高了压阻单元的整体应力，从而提高了器件的灵敏度，又避免了应力集中，提高了器件的抗过载能力，实现本实用新型的目的。
文档编号G01L1/18GK202710219SQ201220311278
公开日2013年1月30日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者张鹏, 熊建功, 李小刚, 赵健 申请人:慧石(上海)测控科技有限公司