本發明涉及mems傳感器芯片結構，具體涉及一種高溫壓力傳感器結構。
背景技術：
1、在航空航天、國防軍工、石油化工、汽車工業等領域，常常需要在高溫環境下進行壓力的測量與控制，高性能的高溫壓力傳感器是上述領域中的關鍵器件之一。目前廣泛使用的硅壓阻式壓力傳感器，采用p-n結隔離應變電橋與應變膜，其工藝成熟且性能優異，但是p-n結漏電隨著溫度升高而急劇增大，當溫度超過120℃時，傳感器的性能會嚴重惡化甚至失效。另外，硅在600℃時會發生塑性變形和電流泄漏，導致信號處理系統和電路的極度失調。
2、采用soi晶圓，在氧化硅介質層上制備壓敏電阻，對壓力傳感器高溫性能的提升效果顯著，但還存在一些問題。如由于鍵合面引起的機械應力，芯片薄膜材料及封裝界面材料熱學參數不一致引起的熱應力，會傳導至壓力敏感結構，在高溫環境下導致器件性能退化、甚至功能喪失。另外，傳統的封裝引線鍵合方法是，金絲熱壓鍵合連接芯片和封裝管殼的焊盤，這在高溫高振動環境下容易疲勞斷裂失效。
3、引證文件
4、中國專利：一種基于mems工藝的高溫壓力傳感器芯片（專利申請號：201910654802.7）
5、本發明包括芯片基座、p型外延層、壓力敏感薄膜、壓阻元件、連接支撐架、壓阻元件隔離層、歐姆接觸窗口、金屬層和金屬保護層；芯片基座正面承載壓阻元件，壓力敏感膜由芯片基座背面刻蝕形成，壓阻元件和連接支架由n型外延層刻蝕形成，壓阻元件隔離層覆蓋在壓阻元件及連接支架上，金屬層和壓阻元件通過壓阻元件隔離層刻蝕出的歐姆接觸窗口相互連接，壓阻元件和金屬之間的連接高度隨壓阻元件隔離層厚度。該壓力傳感器芯片不僅能在高溫下穩定工作，而且有效避免了壓阻元件和金屬層氧化失效的問題。
6、中國專利：適應多種封裝方式的高溫壓力傳感器芯片及制造方法（專利申請號：202011425174.4）
7、本發明在絕緣層上設有四個壓敏電阻，四個壓敏電阻由微通道相互隔離，且四個壓敏電阻連接構成惠斯通電橋，四個壓敏電阻與絕緣層通過鈍化層覆蓋，避免高溫環境下電阻之間漏電流增大導致的芯片失效。芯片表面增加封接區，通過封接工藝把芯片和上封接玻璃連接，保障芯片敏感電阻和外部環境的氣密性隔離，設計封接聯通區，使得多個器件實現電連接，保障實施靜電封接工藝時外加電場的均勻分布，提高封接后芯片成品率。該芯片可適應多種封裝形式，具有廣泛的適用性。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種基于硅柱tsv壓阻式高溫壓力傳感器的制備方法，本發明將tsv硅柱工藝，介質隔離壓阻工藝，以及適用于高溫工作環境的熱膨脹緩沖槽工藝，應用于高溫壓力傳感器的制備，形成了高溫壓力傳感器的全硅結構，熱應力匹配好，能夠有效減小高溫應力對器件性能的影響。
2、它采用了如下技術方案：
3、一種基于硅柱tsv壓阻式高溫壓力傳感器的制備方法，包括tsv蓋帽層及壓力敏感結構層的制備，包括以下步驟：
4、s1、取一片p型低阻雙拋硅片（100），采用光刻與tsv深槽刻蝕形成上下未通的環形隔離槽；
5、s2、采用熱氧化工藝在環形隔離槽的內壁和雙拋硅片上表面生長sio2，再采用多晶硅填充在環形隔離槽內；
6、s3、采用cmp將p型雙拋硅片上表面的多晶硅去除露出sio2，制備出多晶硅填充的環形介質隔離槽；
7、s4、在p型雙拋硅片上表面采用光刻、刻蝕制備出tsv硅柱和鍵合凸臺，鍵合凸臺之間形成淺腔；
8、s5、取一片n型soi硅片（200），采用光刻、刻蝕工藝在soi硅片（100）的頂層硅的特定區域形成帶有介質隔離的壓阻惠斯通電橋結構的制備區域；
9、s6、通過光刻、注入硼雜質以及擴散退火工藝在soi硅片200的n型頂層硅的惠斯通電橋結構的制備區域制備p型壓敏電阻；通過光刻、注入硼以及擴散退火工藝在惠斯通電橋結構的制備區域其余部分制備重摻雜單晶硅作為內引線；
10、s7、soi硅片200表面熱氧化，然后通過光刻、深槽刻蝕在soi硅片200周邊形成全封閉環形槽，在tsv硅柱對應位置形成c形半封閉環形槽作為熱膨脹緩沖槽，其中半封閉環形槽開口處形成供內引線通過的通道，熱膨脹緩沖槽的槽深大于壓力敏感膜的厚度；
11、s8、采用光刻、刻蝕工藝去除soi硅片（200）p型頂層硅上介質隔離壓阻惠斯通電橋結構以外的sio2氧化層，形成soi硅片的鍵合面；
12、s9、將上述p型雙拋硅片的tsv硅柱和鍵合凸臺面與soi硅片的對準鍵合形成真空密封腔結構，將tsv硅柱與壓力敏感結構層內引線垂直連接；
13、將上述p型雙拋硅片的鍵合凸臺面與soi硅片的n型頂層硅表面的鍵合連接面對準鍵合并形成真空密封腔結構，同時將tsv硅柱與壓力敏感結構層內引線垂直鍵合連接；
14、s10、將鍵合后的p型雙拋硅片的上表面進行研磨、拋光露出tsv硅柱；
15、s11、通過熱氧化、光刻、刻蝕、金屬濺射、刻蝕工藝完成tsv蓋帽層金屬電極的制備；
16、s12、最后在鍵合后的soi硅片的下表面進行光刻、腐蝕出背腔，形成壓力敏感膜結構。
17、本發明技術方案中所傳采用的工藝參數為本領域技術常規技術，在此不再詳述。
18、本發明相比現有技術具的有益效果：
19、本發明將tsv硅柱工藝，介質隔離壓阻工藝，以及適用于高溫工作環境的熱膨脹緩沖槽工藝，應用于高溫壓力傳感器的制備，形成了高溫壓力傳感器的全硅結構，熱應力匹配好，能夠有效減小高溫應力對器件性能的影響；通過硅柱tsv垂直引出芯片pad點，可適應無引線封裝結構的要求，避免使用金絲鍵合，具有較高的穩定性和可靠性，且避免了復雜的封裝工藝和商業保密的金屬玻璃漿料的使用。該結構不顯著增加高溫壓力傳感器的工藝加工難度，與現有工藝技術完全兼容，可制造性強，易于批量生產。
1.一種基于硅柱tsv壓阻式高溫壓力傳感器的制備方法，包括tsv蓋帽層及壓力敏感結構層的制備，包括以下步驟：