1.一種壓力傳感器芯片,包括依次設(shè)置的玻璃底座(1)、硅基座(2)和硅膜片(3),其特征在于,
所述硅基座(2)的上表面設(shè)置有第一凹腔(4),在第一凹腔(4)外圍、間距第一凹腔(4)設(shè)置有環(huán)形第二凹腔(5),第二凹腔(5)的下方設(shè)有連通第二凹腔(5)與所述硅基座(2)下表面的環(huán)形貫通空腔(6);所述貫通空腔(6)的內(nèi)環(huán)位于第二凹腔(5)內(nèi)環(huán)的外圍,且所述貫通空腔(6)內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的距離小于第二凹腔(5)內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的距離;
所述硅膜片(3)固定于所述硅基座(2)的上表面并覆蓋第一凹腔(4)和第二凹腔(5);
在所述硅膜片(3)表面對(duì)應(yīng)第一凹腔(4)的區(qū)域邊緣,設(shè)置有絕壓壓敏電阻和輸出絕壓信號(hào)的第一惠斯通電橋;以及,在所述硅膜片(3)表面對(duì)應(yīng)第二凹腔(5)的區(qū)域邊緣,設(shè)置有差壓壓敏電阻和輸出差壓信號(hào)的第二惠斯通電橋;
所述玻璃底座(1)設(shè)置有連通所述貫通空腔(6)與所述玻璃底座(1)外部的通氣孔(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器芯片,其特征在于,在所述貫通空腔(6)與所述通氣孔(11)之間設(shè)有第三凹腔(12),第三凹腔(12)自所述玻璃底座(1)的上表面向下凹陷,第三凹腔(12)的開(kāi)口面積大于所述貫通空腔(6)外環(huán)的橫截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓力傳感器芯片,其特征在于,第一凹腔(4)、第二凹腔(5)、所述貫通空腔(6)和第三凹腔(12)的中心重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力傳感器芯片,其特征在于,所述玻璃底座(1)、所述硅基座(2)和所述硅膜片(3)的中心重合,所述硅基座(2)的中心與第一凹腔(4)的中心重合或平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓力傳感器芯片,其特征在于,第一惠斯通電橋中的所述絕壓壓敏電阻通過(guò)第一重?fù)诫s接觸區(qū)(7)和第一金屬引線(8)將所述絕壓信號(hào)輸出;
第二惠斯通電橋中的所述差壓壓敏電阻通過(guò)第二重?fù)诫s接觸區(qū)(9)和第二金屬引線(10)將所述差壓信號(hào)輸出。
6.一種壓力傳感器芯片的制備方法,其特征在于,包括:
采用雙面拋光硅片作為硅基座(2);
在所述硅基座(2)的上表面制作第一凹腔(4)和第二凹腔(5),其中,第二凹腔(5)環(huán)繞于所述第一凹腔(4)的外圍并距離第一凹腔(4)設(shè)定長(zhǎng)度;
在SOI硅片的表面制備二氧化硅層;SOI硅片的器件層采用N型摻雜,標(biāo)記所述SOI硅片器件層所在的面為SOI硅片的下表面;
將所述SOI硅片的下表面與所述硅基座(2)的上表面利用高溫?zé)崛坻I合的方式進(jìn)行鍵合;所述SOI硅片將第一凹腔(4)和第二凹腔(5)覆蓋,第一凹腔(4)與所述SOI硅片的下表面形成真空腔;
對(duì)所述SOI硅片的中上部進(jìn)行減薄,直至露出SOI硅片中間的氧化層;
在所述SOI硅片減薄后的表面上制作包括絕壓壓敏電阻的第一惠斯通電橋和包括差壓壓敏電阻的第二惠斯通電橋;
在所述硅基座(2)的下表面制作與第二凹腔(5)連通的環(huán)形貫通空腔(6),所述貫通空腔(6)的內(nèi)環(huán)位于第二凹腔(5)內(nèi)環(huán)的外圍,且所述貫通空腔(6)內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的距離小于第二凹腔(5)內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的距離;所述貫通空腔(6)中的硅基座(2)形成硅島;
在玻璃基座上制備連通玻璃基座上表面和下表面的通氣孔(11);使所述通氣孔(11)與所述貫通空腔(6)連通,在溫度為350~400℃、壓力為500~1200N,電壓為800~1200V的環(huán)境下對(duì)所述硅基座(2)和玻璃基座進(jìn)行陽(yáng)極鍵合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,在所述在玻璃基座上制備連通玻璃基座上表面和下表面的通氣孔(11)之后,使所述通氣孔(11)與所述貫通空腔(6)連通之前,還包括:
在所述玻璃基座的上表面采用HF酸進(jìn)行腐蝕以制備第三凹腔(12),第三凹腔(12)的開(kāi)口面積大于所述貫通空腔(6)外環(huán)的橫截面積,第三凹腔(12)位于所述貫通空腔(6)與所述通氣孔(11)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,包括如下技術(shù)方案中的至少一種:
在所述在硅基座(2)的上表面制作第一凹腔(4)和第二凹腔(5)的步驟中:利用濕法腐蝕或者干法刻蝕的方式制作第一凹腔(4)和第二凹腔(5);
在所述在SOI硅片的表面制備二氧化硅層的步驟中,采用高溫?zé)嵫趸姆绞街苽渌龆趸鑼樱?/p>
在所述在所述硅基座(2)的下表面制作與第二凹腔(5)連通的環(huán)形貫通空腔(6)的步驟中,采用DRIE的深硅刻蝕技術(shù)進(jìn)行深刻蝕,以形成所述貫通空腔(6);
在所述在玻璃基座上制備連通玻璃基座上表面和下表面的通氣孔(11)的步驟中,采用激光或者噴砂的方式在所述玻璃基座上制備所述通氣孔(11);
在所述在所述減薄后的SOI硅片表面上制作包括絕壓壓敏電阻的第一惠斯通電橋和包括差壓壓敏電阻的第二惠斯通電橋的步驟中包括:
在所述SOI硅片減薄后的表面上、所述第一凹腔和第二凹腔上方的邊緣通過(guò)硼離子注入的方式同步制備絕壓壓敏電阻、差壓壓敏電阻;制備所述絕壓壓敏電阻和差壓壓敏電阻后繼續(xù)在所述第一凹腔和第二凹腔上方的邊緣位置通過(guò)第二次硼離子注入的方式制備第一重?fù)诫s接觸區(qū)(7)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)(9),通過(guò)高溫退火的方式同步激活兩次注入的雜質(zhì)離子,光刻刻蝕引線孔、墊積金屬并完成金屬的圖形化形成第一金屬引線(8)、第二金屬引線(10)和引線孔。
9.一種絕壓傳感器芯片,包括依次設(shè)置的玻璃底座(1)、硅基座(2)和硅膜片(3),其特征 在于,所述硅基座(2)的上表面設(shè)置有第一凹腔(4),在第一凹腔(4)外圍、間距第一凹腔(4)設(shè)置有環(huán)形第二凹腔(5),第二凹腔(5)的下方設(shè)有連通第二凹腔(5)與所述硅基座(2)下表面的環(huán)形貫通空腔(6);所述貫通空腔(6)的內(nèi)環(huán)位于第二凹腔(5)內(nèi)環(huán)的外圍,且所述貫通空腔(6)內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的距離小于第二凹腔(5)內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的距離;
所述硅膜片(3)固定于所述硅基座(2)的上表面并覆蓋第一凹腔(4)和第二凹腔(5);
在所述硅膜片(3)表面對(duì)應(yīng)第一凹腔(4)的區(qū)域邊緣,設(shè)置有第一絕壓壓敏電阻和輸出絕壓信號(hào)的第一惠斯通電橋;以及,在所述硅膜片(3)表面對(duì)應(yīng)第二凹腔(5)的區(qū)域邊緣,設(shè)置有第二壓敏電阻和輸出絕壓信號(hào)的第二惠斯通電橋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕壓傳感器芯片,其特征在于,所述玻璃底座(1)的上表面開(kāi)有第三凹腔(12),第三凹腔(12)的開(kāi)口面積大于所述貫通空腔(6)外環(huán)的橫截面積。