【技術實現步驟摘要】
本申請涉及微電子，尤其涉及一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片及加工方法。
技術介紹
1、壓力傳感器是一種可以測量壓力的傳感器，廣泛應用于鋼鐵、化工等領域。其中，擴散硅壓力傳感器是一種常用的壓力傳感器，其采用擴散硅壓力傳感器芯片作為感壓器件，擴散硅壓力傳感器由于輸出信號大，處理電路簡單，而且可以測量壓力、差壓多項參數而受工業界的重視，近十年來迅速發展，在傳感器和變送器市場占有相當大的份額，國外發達國家依靠強大的半導體工業基礎對于擴散硅壓力傳感器芯片機理和應用進行了深入研究，取得了大量成果。
2、相關技術中，在高溫等特征環境下，傳統的擴散硅壓力傳感器無法進行正常的使用。因此，通常采用另外一種壓力傳感器，即碳化硅壓力傳感器，其中碳化硅壓力傳感器采用碳化硅壓力傳感器芯片作為感壓器件。
3、然而，由于碳化硅壓力傳感器芯片在特別高溫的環境下，熱穩定性較差，壓阻系數較低，影響壓力傳感器的檢測精度。
技術實現思路
1、本申請實施例提供了一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片及加工方法，以解決相關技術中，碳化硅壓力傳感器在特別高溫的環境下，熱穩定性較差，壓阻系數較低，影響壓力傳感器檢測精度的技術問題。
2、第一方面，本申請實施例提供了一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，包括：襯底層、敏感電阻層和連接層；
3、襯底層由碳化硅材料組成，襯底層的一側形成有矩形空腔；
4、敏感電阻層設置于襯底層的另一側，敏感電阻層設置有兩個，且兩個敏感電阻層的設置位置和矩形空腔沿
5、連接層設置于敏感電阻層的側壁，連接層用于和外部電路連接。
6、在一種可行的實現方式中，連接層包括金屬引線層、壓焊點層和電極層；
7、敏感電阻層背向另一敏感電阻層的側壁和金屬引線層的一側連接，金屬引線的另一側和壓焊點層連接，電極層設置于金屬引線層和壓焊點層上方。
8、在一種可行的實現方式中，壓力傳感芯片還包括保護層，保護層覆蓋于襯底層、敏感電阻層背向矩形空腔的一面，保護層還覆蓋于電極層與金屬引線層相互對應的裸露表面。
9、在一種可行的實現方式中，保護層由氧化硅材料，或者，氮化硅材料組成。
10、在一種可行的實現方式中，襯底層背向敏感電阻層的一側設置有支撐層，支撐層由碳化硅材料組成。
11、第二方面，本申請實施例還提供了一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片的加工方法，加工方法用于加工第一方面任一技術方案中的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，加工方法包括以下步驟：
12、以碳化硅為襯底層，在襯底層的敏感區植入金剛石種子，以在襯底層表面形成敏感電阻層；
13、在敏感電阻層的側壁光刻連接層，形成壓力傳感器芯片。
14、在一種可行的實現方式中，以碳化硅為襯底層，在襯底層的敏感區植入金剛石種子，以在襯底層表面形成敏感電阻層，具體包括以下步驟：
15、以碳化硅為襯底層，在襯底層表面生長一層厚度為0.5～5μm的限位層；其中，限位層由二氧化硅材料組成，或者，由氮化硅材料組成；
16、在限位層表面刻蝕限位凹槽，限位凹槽的位置和敏感區的位置相互對應設置；
17、將金剛石種子植入至限位凹槽，并采用氣相沉積法在限位凹槽內生成摻雜金剛石，摻雜金剛石形成敏感電阻層；
18、去除限位層。
19、在一種可行的實現方式中，在敏感電阻層的側壁光刻連接層，形成壓力傳感器芯片，具體包括以下步驟：
20、在襯底層采用光刻技術在襯底層分別刻蝕金屬引線區域和壓焊點區域，其中金屬引線區位于壓焊點區域和敏感電阻層之間；
21、采用離子注入技術在金屬引線區域形成金屬引線層，以及在壓焊點區域形成壓焊點層；
22、在金屬引線層和壓焊點層的上方采用建設、蒸發或者電鍍的方式生長電極層，并采用退火的方式形成電極層和金屬引線層以及壓焊點層的歐姆接觸。
23、在一種可行的實現方式中，在金屬引線層和壓焊點層的上方采用建設、蒸發或者電鍍的方式生長電極層，并采用退火的方式形成電極層和金屬引線層以及壓焊點層的歐姆接觸，的步驟之后還包括：
24、采用氣相沉積法在襯底層、敏感電阻層背向襯底層的一面，以及電極層與金屬引線層相互對應的裸露表面形成保護層。
25、在一種可行的實現方式中，加工方法還包括以下步驟：
26、在襯底層背向敏感電阻層的一側采用干法刻蝕法刻蝕矩形空腔，矩形空腔的沿長度方向的邊緣和敏感電阻層相互對應；
27、在襯底層背向敏感電阻層的一側采用陽極鍵合技術與支撐層進行陽極鍵合，以形成傳感器芯片。
28、第一方面，本申請實施例提供了一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，包括：襯底層、敏感電阻層和連接層，本申請實施例通過將敏感電阻層設置于襯底層的另一側，且將敏感電阻層的設置位置和矩形空腔沿長度方向的邊緣相互對應，從而將敏感電阻層作為感壓器件，由于敏感電阻層是由金剛石材料組成，金剛石材料在目前一直的材料中具有最高的壓阻系數，且溫度特性較好，因此，相較于僅采用碳化硅材料所形成的襯底層作為敏感電阻，本申請通過將金剛石作為敏感電阻，壓力傳感器的靈敏度高出兩個數量級以上，大大提高了壓力傳感器的靈敏度，且由于金剛石材料具有較好的溫度特性，進一步的，保證了壓力傳感器在高溫下檢測的靈敏度。通過本申請實施例的設置，提供了一種能夠滿足高溫檢測需求，且靈敏度較高的壓力傳感器芯片。
29、第二方面，本申請實施例提供了一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片的加工方法，該加工方法用于加工第一方面中的壓力傳感器芯片，因而具有第一方面任一技術方案的壓力傳感器芯片的全部有益效果，在此不再贅述。
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1.一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，包括：襯底層(100)、敏感電阻層(200)和連接層(300)；
2.根據權利要求1所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述連接層(300)包括金屬引線層(310)、壓焊點層(320)和電極層(330)；
3.根據權利要求2所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述壓力傳感芯片還包括保護層(400)，所述保護層(400)覆蓋于所述襯底層(100)、所述敏感電阻層(200)背向所述矩形空腔(110)的一面，所述保護層(400)還覆蓋于所述電極層(330)與所述金屬引線層(310)相互對應的裸露表面。
4.根據權利要求3所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述保護層(400)由氧化硅材料，或者，氮化硅材料組成。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述襯底層(100)背向所述敏感電阻層(200)的一側設置有支撐層(500)，所述支撐層(500)由碳化硅材料組成。
6.一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片
7.根據權利要求6所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片的加工方法，其特征在于，所述以碳化硅為襯底層(100)，在襯底層(100)的敏感區植入金剛石種子，以在所述襯底層(100)表面形成敏感電阻層(200)，具體包括以下步驟：
8.根據權利要求6所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片的加工方法，其特征在于，在所述敏感電阻層(200)的側壁光刻連接層(300)，形成所述壓力傳感器芯片，具體包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片的加工方法，其特征在于，在所述金屬引線層(310)和所述壓焊點層(320)的上方采用建設、蒸發或者電鍍的方式生長電極層(330)，并采用退火的方式形成電極層(330)和所述金屬引線層(310)以及所述壓焊點層(320)的歐姆接觸，的步驟之后還包括：
10.根據權利要求6所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片的加工方法，其特征在于，所述步驟還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，包括：襯底層(100)、敏感電阻層(200)和連接層(300)；
2.根據權利要求1所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述連接層(300)包括金屬引線層(310)、壓焊點層(320)和電極層(330)；
3.根據權利要求2所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述壓力傳感芯片還包括保護層(400)，所述保護層(400)覆蓋于所述襯底層(100)、所述敏感電阻層(200)背向所述矩形空腔(110)的一面，所述保護層(400)還覆蓋于所述電極層(330)與所述金屬引線層(310)相互對應的裸露表面。
4.根據權利要求3所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述保護層(400)由氧化硅材料，或者，氮化硅材料組成。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種高溫高靈敏度壓力傳感器芯片，其特征在于，所述襯底層(100)背向所述敏感電阻層(200)的一側設置有支撐層(500)，所述支撐層(500)由碳化硅材料組成。
6.一種高溫高靈敏度壓力傳感...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈文博，張治國，祝永峰，何方，任向陽，王卉如，錢薪竹，張娜，
申請(專利權)人：沈陽儀表科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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