多晶壓力傳感器芯片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多晶壓力傳感器芯片。該多晶壓力傳感器芯片內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器電路，以及與所述壓力傳感器電路電性連接以補償因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移的補償元件。本發(fā)明還提供該芯片的制備方法。本發(fā)明所述的壓力傳感器芯片內(nèi)部設(shè)置有補償因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移的補償元件，使得該芯片的補償能力較佳。
【專利說明】 多晶壓力傳感器芯片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，更具體地，涉及多晶壓力傳感器的溫度變化引起的電壓補償技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystem, MEMS)中，作為力敏器件的壓阻式壓力傳感器，其具有負(fù)的溫度系數(shù)，這使得該傳感器的輸出電壓容易隨著外界溫度升聞而廣生反方向漂移。
[0003]針對這一問題，常規(guī)的解決方案包括硬件補償和軟件補償兩種。硬件補償是在壓力傳感器芯片封裝之后，用適當(dāng)?shù)臒崦粼c該壓力傳感器芯片進行串聯(lián)或并聯(lián)，從而對溫度變化引起的輸出電壓漂移進行補償。但是目前較為成熟的硬件補償線路針對的是單晶擴散硅壓力傳感器，而非多晶壓力傳感器。由于多晶壓力傳感器的電阻溫度系數(shù)比單晶壓力傳感器的電阻溫度系數(shù)小，所以適用于單晶壓力傳感器的硬件補償方式并不一定適用于多晶壓力傳感器，因此在多晶壓力傳感器的補償中，需要進行多次的試驗以選擇合適的熱敏元件。軟件補償是在芯片封裝之后投入使用時，直接用軟件進行校準(zhǔn)補償，這種方法雖然簡單可控，但應(yīng)用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種多晶壓力傳感器芯片，其中，所述芯片內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器電路，以及與所述壓力傳感器電路電性連接以補償因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移的補償元件。
[0005]可選地，所述補償元件為熱敏電阻。
[0006]可選地，所述多晶壓力傳感器芯片為壓阻式壓力傳感器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述熱敏電阻與所述壓阻式壓力傳感器電路并聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述熱敏電阻與所述壓阻式壓力傳感器電路串聯(lián)。
[0008]本發(fā)明還提供一種制備多晶壓力傳感器芯片的方法，其中，所述方法包括在芯片制造過程中在摻雜劑注入工藝中注入三價或五價元素以形成熱敏電阻。注入的元素優(yōu)選為硼?？蛇x地，在摻雜劑注入工藝中注入三價或五價元素以形成熱敏電阻發(fā)生在形成壓力傳感器電路之前。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的多晶壓力傳感器芯片，熱敏元件在芯片的形成過程中便被形成，從而不像現(xiàn)有技術(shù)那樣，需要在芯片封裝之后再進行溫度變化所引起的電壓漂移的補償。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多晶壓力傳感器芯片的示意圖。
[0011]圖2示意了熱敏電阻20與多晶壓力傳感器10串聯(lián)的實施方式?！揪唧w實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到，以下只是結(jié)合具體的實施方式來對本發(fā)明的主旨進行說明，并不就此限定本發(fā)明的實施。本發(fā)明所主張的范圍由所附的權(quán)利要求確定，任何不脫離本發(fā)明精神的修改、變更都應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多晶壓力傳感器芯片的示意圖。在本發(fā)明的所有示例中，以壓阻式壓力傳感器作為示例進行如下的說明，但并不以此為限，本發(fā)明所述的多晶壓力傳感器也可以例如是電容式壓力傳感器。如圖所示，芯片I的內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器電路10，與壓力傳感器電路10并聯(lián)的熱敏電阻20，該熱敏電阻20具有正的電阻溫度系數(shù)。在壓阻式壓力傳感器中，傳感器電路是由四個電阻(101，102，103和104)串并聯(lián)形成的電路橋。熱敏電阻20并聯(lián)在該電路橋的兩端。如圖所示，輸入到該多晶壓力傳感器芯片的電流I。。> Itl,輸出電壓為Vwt。隨著工作環(huán)境溫度升高，熱敏電阻20的電阻值Rc/變大，流過該熱敏電阻20的電流Ik則減小，從而流過多晶壓力傳感電路10的電流Itl增大，使得輸出電壓Vrat變大，這與多晶壓力傳感電路10本身的負(fù)溫漂趨勢相反，從而將最終輸出的由于溫度變化而引起的電壓漂移降低到最小值。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例的多晶壓力傳感器芯片中，熱敏電阻22可與多晶壓力傳感電路10串聯(lián)。一般而言，如果向多晶壓力傳感器芯片供電的是恒流電源，則選擇圖1所示的熱敏電阻20與多晶壓力傳感電路10并聯(lián)的方式；如果向多晶壓力傳感器芯片供電的是恒壓電源，可選擇將補償元件，例如熱敏電阻22與多晶壓力傳感器10串聯(lián)。圖2示意了熱敏電阻22與多晶壓力傳感器10串聯(lián)的實施方式。如圖所示，熱敏電阻22串聯(lián)在該電路橋的一端。施加到該多晶壓力傳感器芯片的電壓為V。。，輸出電壓為Vwt。隨著工作環(huán)境溫度升高，熱敏電阻的電阻值變小，其分得的電壓變小，同時Vtlut變大，從而抑制了最終輸出電壓Vrat因溫度變化而減小的趨勢。
[0015]多晶壓力傳感器芯片的制備過程與常規(guī)的芯片制備基本相同，區(qū)別在于，在制備多晶壓力傳感器芯片的過程中，形成補償因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移的補償元件，比如熱敏電阻。熱敏電阻的形成可在制備壓力傳感器芯片的傳感器電路之前進行。在熱敏電阻制備過程中的摻雜劑注入工藝中向單晶硅中注入摻雜劑，例如三價或五價的元素。在本實施例中，注入的是三價硼。作為示例，可選擇注入8E13次方的摻雜劑量，并隨后進行退火，從而獲得特定的電阻溫度系數(shù)的熱敏電阻值。摻雜劑的注入量是根據(jù)實際情況確定的。
[0016]注入摻雜劑優(yōu)選地是在形成壓力傳感器電路之前進行，以避免壓力傳感器電路經(jīng)受兩次退火，但也不排除在形成壓力傳感器電路之后進行。
[0017]按照本發(fā)明的實施例所提供的多晶壓力傳感器芯片，其在芯片的制備過程中，便形成了用于補償因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移的補償元件，如熱敏電阻，與常規(guī)的在芯片封裝之后進行硬件補償相比，減少了補償元件選擇的難度和工作量，而且將熱敏電阻集成在芯片內(nèi)，與傳感器電路并聯(lián)或串聯(lián)，使得因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移被抵消掉絕大部分。此外，由于補償元件形成在芯片內(nèi)，使得補償能力的一致性較好。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶壓力傳感器芯片，其特征在于，所述芯片內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器電路，以及與所述壓力傳感器電路電性連接以補償因溫度變化而導(dǎo)致的電壓漂移的補償元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶壓力傳感器芯片，其特征在于，所述補償元件為熱敏電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶壓力傳感器芯片，其特征在于，所述多晶壓力傳感器芯片為壓阻式壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多晶壓力傳感器芯片，其特征在于，所述熱敏電阻與所述壓阻式壓力傳感器電路并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多晶壓力傳感器芯片，其特征在于，所述熱敏電阻與所述壓阻式壓力傳感器電路串聯(lián)。
6.一種制備多晶壓力傳感器芯片的方法，其特征在于，所述方法包括在芯片制造過程中在摻雜劑注入工藝中注入三價或五價元素以形成熱敏電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備多晶壓力傳感器芯片的方法，其特征在于，所述注入的元素為硼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備多晶壓力傳感器芯片的方法，其特征在于，在摻雜劑注入工藝中注入三價或五價元素以形成熱敏電阻發(fā)生在形成壓力傳感器電路之前。
【文檔編號】G01L9/06GK103454033SQ201210177498
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】陳思奇, 朱琳, 王榮華 申請人:無錫華潤華晶微電子有限公司