一种绝对压力传感器芯片及其制作方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-07-11 09:36:22
本发明涉及一种绝对压力传感器芯片,包括绝对压力传感器集成在所述CMOS芯片上;所述绝对压力传感器包含压力敏感单元,所述压力敏感单元包括含有浮栅的场效应管,和嵌入了多晶硅或金属材料作栅极用以感应绝对压力变化的振动膜,所述浮栅嵌入CMOS芯片的介质层中,所述振动膜形成有空腔并被密封。所述绝对压力传感器芯片中,系在CMOS标准制造工艺的集成电路的金属导电层上制作牺牲层及可导电的振动膜,最终制成压力传感器微单元,不改变现有CMOS工艺,兼容性好。此外,还涉及一种绝对压力传感器芯片的制作方法。
1.一种绝对压力传感器芯片,其特征在于,包括绝对压力传感器集成在CMOS芯片上;所述绝对压力传感器包含压力敏感单元,所述压力敏感单元包括含有浮栅的场效应管,和嵌入了多晶硅或金属材料作栅极用以感应绝对压力变化的振动膜,所述振动膜上覆盖有保护膜,以封闭振动膜上的腐蚀孔;所述浮栅嵌入CMOS芯片的介质层中,所述振动膜形成有空腔并被密封,具体为所述保护膜封闭所述振动膜形成空腔。 2.根据权利要求1所述的绝对压力传感器芯片,其特征在于,所述CMOS芯片的背面形成电气连接焊盘。
压阻效应由C.***在1954年首次发现,压阻式压力传感器就是根据这一机理设计加工而成的微传感器。典型的压阻式压力传感器结构采用电化学或者选择性掺杂、各向异性腐蚀等加工技术制作成平面薄膜。最初的压力传感器采用金属膜片作为敏感元件,在其上布置娃应变电阻条。微电子机械系统(Micro Electro Mechanical systems,MEMS)技术的成功应用促使人们利用硅的良好机械性能来制作微型的传感器与执行器,金属薄膜被单晶硅材料代替,应变电阻条也改为硅扩散电阻条。首先问世的硅压力传感器用单晶硅制作成半导体应变片,使灵敏度得到了极大的提高。由于其制造工艺简单,线性度好,占据了 MEMS压力传感器的主流市场。单晶硅材料与金属相比,具有优秀的机械性能。这样就可以采用硅加工技术来设计、加工薄膜,例如硼离子注入,各向异性腐蚀,重掺杂自停止化学腐蚀,PN结自停止腐蚀,硅-玻璃键合以及硅-硅键合等等。采用硅微加工技术,传感器的尺寸得到了降低,可以批量加工,并且降低了成本。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
上述电容式绝对压力传感器芯片及其制作方法中,系在CMOS标准制造工艺的集成电路的金属导电层上制作牺牲层及可导电的振动膜,并用聚合物薄膜材料密封振动膜上的腐蚀孔,最终制成传感器微单元,不改变现有CMOS工艺,兼容性好,可靠性高;传感器压力敏感单元包括含有浮栅的场效应管,和嵌入了多晶硅或金属材料作栅极用以感应绝对压力变化的振动膜,振动膜的振动,从而引起浮栅与金属栅极间耦合电容的变化,导致场效应管的漏极电流变化,通过测量电流就可以获知压力信息,具有极高的灵敏度
技术合作
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。