倒装背部受压压力传感器及其生产方法与流程

    专利查询2025-07-21  26


    本发明涉及传感器,特别涉及一种倒装背部受压压力传感器及其生产方法。


    背景技术:

    1、目前市场上用于测量低压压力的压力传感器普遍存在两种结构形式:一种为正面受压,正面受压压力传感器需要进行邦定封胶封装,邦定线和胶水均需要与测量的介质接触,邦定线由于受到压力交变的作用,容易在使用过程中断裂失效,封胶也需要与不同的检测介质接触,不适合用于具有侵入性的介质。另一种为普通背部受压的压力传感器,普通背部受压压力传感器使用胶水粘接或者共晶焊接的封装方式,该普通背部受压压力传感器的封装结构的电路面和邦定线不和检测介质接触,但由于胶水粘接和共晶焊接容易发生与基板剥离的情况,特别应用于振动较大的场景上,比如应用于振动较大的挖掘机,导致现有的普通背部受压压力传感器的使用风险高,而且要求封装的胶水、共晶材料和共晶的工艺具有非常高的可靠性,也限制了普通背部受压结构传感器的应用。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于解决正面受压传感器和普通背部受压的压力传感器的可靠性、封装工艺复杂、封装效率低的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供一种倒装式倒装背部受压压力传感器,包括主芯片部分和盖板部分,所述主芯片部分包括主体、惠斯登电桥和第一电连接结构,所述主体上形成有膜片,所述惠斯登电桥设置在所述膜片上,所述第一电连接结构的一端连接所述惠斯登电桥,另一端延伸至所述膜片的外侧;所述盖板部分包括盖板和第二电连接结构,所述盖板与所述主体键合连接为一体,且所述膜片靠近所述盖板的一侧构建有真空腔,所述第二电连接结构贯穿所述盖板,且一端与所述第一电连接结构电连接,另一端位于所述盖板背离所述主体的一侧表面,使所述第二电连接结构能够与外部的基板通过smt方式直接焊接封装。

    3、在本技术的一些方案中,所述盖板上形成有通孔,所述通孔连通所述盖板朝向所述主体的一侧面以及背离所述主体的一侧面;所述第二电连接结构包括导电填充层和焊接层,所述导电填充层设置在所述通孔内,所述焊接层设置在所述盖板背离所述主体的一侧,且与所述导电填充层电连接,所述焊接层用于与外部的基板进行smt贴片封装。

    4、在本技术的一些方案中,所述焊接层通过沉积和光刻工艺形成于所述盖板背离所述主体的一侧,且与所述导电填充层连接。

    5、在本技术的一些方案中,所述第二电连接结构还包括导电键合层,所述导电键合层设置在所述导电填充层背离所述焊接层的一侧,所述导电键合层的一端与所述导电填充层电连接,另一端与所述第一电连接结构键合连接。

    6、在本技术的一些方案中,所述主芯片部分还包括第一键合件,所述第一键合件设置在所述主体朝向所述盖板的一侧;所述第一键合件呈环形,且位于所述惠斯登电桥和所述第一电连接结构的外侧;所述盖板部分还包括第二键合件,所述第二键合件设置在所述盖板朝向所述主体的一侧,且与所述第一键合件的位置对应,所述第二键合件与所述第一键合件键合;所述第二键合件呈环形,且位于所述第二电连接结构的外侧;所述第一键合件和所述第二键合件为金属件或者半导体件。

    7、在本技术的一些方案中,所述盖板朝向所述主体的一侧设有凹槽,所述主体封堵所述凹槽的开口端以形成封闭的真空腔;所述主体背离所述盖板的一侧设有引压腔,所述主体在所述引压腔与所述真空腔之间形成所述膜片;所述惠斯登电桥包括电阻条和导电线,所述电阻条设置在所述膜片背离所述引压腔的一侧,所述导电线连接所述电阻条和所述第一电连接结构。

    8、一种倒装背部受压压力传感器的生产方法,包括以下步骤:

    9、a10:取一晶圆,在该晶圆的一侧面设置惠斯登电桥;

    10、a20:在经过步骤a10处理后的晶圆的一侧面设置第一键合件和与惠斯登电桥相连的第一电连接结构;

    11、a30:取另一晶圆,在该晶圆上设置贯穿该晶圆的通孔;

    12、a40:在经过步骤a30处理后的晶圆的通孔内设置导电填充层以及在其一侧面设置第二键合件和导电键合层;

    13、a50:在经过步骤a40处理的晶圆设置有第二键合件的一侧面光刻凹槽;

    14、a60:将经过步骤a20处理后的晶圆与经过步骤a50处理后的晶圆键合并且退火,形成键合晶体;其中,第二键合件与第一键合件键合,导电填充层与第一电连接结构键合,以及凹槽的开口处被形成有第一电连接结构的晶圆封堵以形成真空腔;

    15、a70:在键合晶体的表面形成与导电填充层连接的焊盘;焊盘位于导电填充层背离导电键合层的一侧,且焊盘与导电填充层以及导电键合层构成第二电连接结构;

    16、a80:在键合晶体背离焊盘的一侧形成引压腔;引压腔与真空腔之间形成膜片;

    17、a90:在键合晶体的焊盘上植焊球;

    18、a100:对植有焊球的键合晶体切割分片,形成倒装背部受压压力传感器。

    19、在本技术的一些方案中,a10:取一晶圆,在该晶圆的一侧面设置惠斯登电桥的步骤,具体包括:

    20、a11:在晶圆的一侧面光刻淡硼区,并在淡硼区内通过离子注入并退火扩散工艺形成电阻条;

    21、a12:在形成有电阻条的晶圆上光刻浓硼区,并在浓硼区内通过离子注入并退火扩散工艺形成导电线;导电线与电阻条相连构成惠斯登电桥。

    22、在本技术的一些方案中,a20:在经过步骤a10处理后的晶圆的一侧面设置第一键合件和与惠斯登电桥相连的第一电连接结构的步骤,具体包括:

    23、a21:将形成有惠斯登电桥的晶圆形成覆盖惠斯登电桥和晶圆表面的第二氧化层;

    24、a22:在形成有第二氧化层的晶圆通过沉积氮化硅形成有钝化层;钝化层覆盖在晶圆设置惠斯登电桥的一侧的表面;

    25、a23:在形成有钝化层的晶圆光刻第一引线孔和第二引线孔;

    26、a24:将经过步骤a23处理后的晶圆通过沉积和光刻工艺在第一引线孔内形成第一电连接结构,以及在第二引线孔内形成第一键合件。

    27、在本技术的一些方案中,a40:在经过步骤a30处理后的晶圆的通孔内设置导电填充层以及在其一侧面设置第二键合件和导电键合层的步骤,具体包括:

    28、a41:在晶圆的通孔内壁面以及外表面形成有第一氧化层;

    29、a42:在形成有第一氧化层的晶圆的通孔内通过沉积工艺依次形成粘附层和种子层;

    30、a43:在形成有种子层的晶圆的通孔内通过电镀工艺形成导电填充层;

    31、a44:在经过步骤a43处理后的晶圆的一端面沉积绝缘层,并在对应导电填充层处光刻第三引线孔和以及在导电填充层的外侧光刻第四引线孔;

    32、a45:在经过步骤a44处理后的晶圆的一端面通过沉积和光刻工艺在第三引线孔处形成导电键合层,以及通过沉积和光刻工艺在第四引线孔处形成第二键合件;

    33、a46:在经过步骤a45处理后的晶圆的背离导电键合层和第二键合件的一端面沉积绝缘层,并在对应导电填充层处光刻第五引线孔。

    34、在本技术的一些方案中,a70:在键合晶体的表面形成与导电填充层连接的焊盘的步骤,具体包括;

    35、在键合晶体的第五引线孔处通过沉积和光刻工艺在第五引线孔处形成焊盘。

    36、一种倒装背部受压压力传感器的生产方法,包括以下步骤:

    37、b10:取一晶圆,在该晶圆的一侧面设置惠斯登电桥;

    38、b20:在经过步骤b10处理后的晶圆的一侧面设置与惠斯登电桥相连的第一电连接结构;

    39、b30:取另一晶圆,在该晶圆上设置贯穿该晶圆的通孔;

    40、b40:在经过步骤b30处理后的晶圆的一侧面光刻凹槽;

    41、b50:将经过步骤b20处理后的晶圆与经过步骤b40处理后的晶圆键合并且退火,形成键合晶体;其中,凹槽的开口处被形成有第一电连接结构的晶圆封堵以形成真空腔;

    42、b60:在通孔内设置导电填充层;

    43、b70:在键合晶体的表面形成绝缘层,并形成与导电填充层连接的焊盘;焊盘位于导电填充层背离导电键合层的一侧,且焊盘与导电填充层以及导电键合层构成第二电连接结构;

    44、b80:在键合晶体背离焊盘的一侧形成引压腔;引压腔与真空腔之间形成膜片;

    45、b90:在键合晶体的焊盘上植焊球;

    46、b100:对植有焊球的键合晶体切割分片,形成倒装背部受压压力传感器。

    47、在本技术的一些方案中,b10:取一晶圆,在该晶圆的一侧面设置惠斯登电桥的步骤,具体包括:

    48、b11:在晶圆的一侧面光刻淡硼区,并在淡硼区内通过离子注入并退火扩散工艺形成电阻条;

    49、b12:在形成有电阻条的晶圆上光刻浓硼区,并在浓硼区内通过离子注入并退火扩散工艺形成导电线;导电线与电阻条相连构成惠斯登电桥。

    50、在本技术的一些方案中,在步骤b10与步骤b20之间还包括:在形成有惠斯登电桥的晶圆形成覆盖惠斯登电桥和晶圆表面的第二氧化层;在步骤b30与步骤b40之间还包括:在通孔的内壁面以及晶圆的外表面形成有氧化层。

    51、在本技术的一些方案中,在形成有惠斯登电桥的晶圆形成覆盖惠斯登电桥和晶圆表面的第二氧化层的步骤之后且在步骤b50之前,还包括:在形成有第二氧化层的晶圆通过沉积和光刻工艺在覆盖惠斯登电桥上方形成氮化硅层。

    52、在本技术的一些方案中,b60:在通孔内设置导电填充层的步骤,具体包括:

    53、b61:在通孔内通过沉积工艺形成粘附层和种子层;

    54、b62:在形成有粘附层和种子层的晶圆通过电镀工艺形成导电填充层。

    55、在本技术的一些方案中,b70:在键合晶体的表面形成绝缘层,并形成与导电填充层连接的焊盘的步骤,具体包括:

    56、b71:在键合晶体与导电填充层连接的一端面通过氧化工艺形成绝缘层;

    57、b72:在经过步骤b71处理后的晶圆的绝缘层光刻第五引线孔;

    58、b73:在第五引线孔处通过沉积和光刻工艺形成焊盘。

    59、由上述技术方案可知,本发明的有益效果为:本技术的倒装背部受压压力传感器包括主芯片部分和盖板部分,主芯片部分的主体上设有惠斯登电桥和第一电连接结构,第一电连接结构与惠斯登电桥电连接,盖板部分包括盖板和第二电连接结构,盖板与主体键合连接,并且实现第二电连接结构与第一电连接结构之间的电连接;第二电连接结构贯穿盖板,并且第二电连接结构的一端与第一电连接结构电连接,另一端位于盖板背离主体的一侧表面,使第二电连接结构能够与外部的基板之间能够通过smt方式直接焊接封装,使得封装方便、简单,进而提高倒装背部受压压力传感器的封装效率和封装的可靠性。


    技术特征:

    1.一种倒装背部受压压力传感器,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的倒装背部受压压力传感器,其特征在于,

    3.根据权利要求2所述的倒装背部受压压力传感器,其特征在于,

    4.根据权利要求2所述的倒装背部受压压力传感器,其特征在于,

    5.根据权利要求1所述的倒装背部受压压力传感器,其特征在于,

    6.根据权利要求1所述的倒装背部受压压力传感器,其特征在于,

    7.一种倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    9.根据权利要求7所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    10.根据权利要求7所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    11.根据权利要求10所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    12.一种倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:

    13.根据权利要求12所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    14.根据权利要求12所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    15.根据权利要求14所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    16.根据权利要求12所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,

    17.根据权利要求12所述的倒装背部受压压力传感器的生产方法,其特征在于,


    技术总结
    本发明提供了一种倒装背部受压压力传感器及其生产方法,倒装背部受压压力传感器包括主芯片部分和盖板部分,主芯片部分的主体上设有惠斯登电桥和第一电连接结构,第一电连接结构与惠斯登电桥电连接,盖板部分包括盖板和第二电连接结构,盖板与主体键合连接,并且实现第二电连接结构与第一电连接结构之间的电连接;第二电连接结构贯穿盖板,并且第二电连接结构的一端与第一电连接结构电连接,另一端位于盖板背离主体的一侧表面,使第二电连接结构能够与外部的基板之间能够通过SMT方式直接焊接封装,使得封装方便,进而提高倒装背部受压压力传感器的封装效率和封装的可靠性。

    技术研发人员:李树成,李海全,阮炳权
    受保护的技术使用者:广东润宇传感器股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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