本发明涉及传感技术领域，尤其是一种新型表压传感器及其制作方法。
背景技术：
微压传感器通常是指小于10Kpa量程的压力传感器。这类传感器要求灵敏度很高，即在很小压强作用下就要有很大的电信号输出。例如用作呼吸传感器时，就要把人体微弱的呼吸信号检测出来。为了达到这个目的，微压传感器中的核心部份，即弹性硅膜需要制作得很薄。把厚度为600微米的硅基片经过集成电路平面工艺，在背面光刻出腐蚀窗口，正面保护，放在硅单晶腐蚀液中腐蚀，使窗口内硅单晶厚度从600微米减小到仅10微米左右。
目前国际或国内市场销售的微压传感器有二种结构：C型结构和E型结构。
C型结构的示意图如图1所示，硅基片的正面设置有惠斯通电桥，当正面或背面受压时，惠斯通电桥中的二个电阻阻值变大，二个电阻阻值变小，从而产生与压强成正比的电信号输出。C型结构的最大缺点是当传感器量程小到一定程度时，弹性硅膜必须很薄，才能保证足够高的灵敏度，这时弹性硅膜的大绕度效应成为突出的矛盾，使传感器的非线性指标变大，测量精度迅速下降。为了解决C型结构的问题，产生了E型结构。
E型结构的示意图如图2所示，E型结构与C型结构的主要区别是，在背面设置有一大背岛，该大背岛的底面与硅基片的边框平面距离为5－10微米。由于大背岛是一个坚硬结构，当传感器的弹性硅膜受压时大背岛不会变形，因此认为背岛区域内应力不发生变化，而在大背岛周围的弹性硅膜区域内应力形成一个线性变化，保证惠斯通电桥在应力作用下产生线性的电信号输出。但E型结构存在以下缺点：(1)当弹性硅膜厚度小于10um时，与弹性硅膜一体的大背岛自重效应己不能忽略，大背岛的重力作用在周边弹性硅膜的压敏电阻上，形成一个较大的固有零点输出信号，当传感器位置发生变化时，零位输出电压也跟着发生变化，这给测量带来很大的不稳定性；(2)芯片与玻璃进行阳极键合时，大背岛顶部与玻璃间隙仅有5－10微米，会产生很大的静电库仑力，把大背岛拉向坡璃表面，造成大背岛与玻璃键合在一起，使器件失效；(3)在腐蚀芯片时，由于硅基片的厚度误差为±10um，所以很难保证每个芯片的弹性硅膜厚度都能达到所要求的技术指标，常常出现一半达到膜厚要求时，另一半的芯片膜厚出现过厚或过薄的现象，所以很难控制硅膜厚度，造成产出率低，不适宜大规模生产。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种新型表压传感器及其制作方法，通过在硅片主体的表面设置膜岛结构，免去传统的大背岛结构，不仅不再受到硅基片的厚度限制，从而提高产出率、降低成本；并且能够克服大背岛的自重效应，提高稳定性；另外，还能够避免出现背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
新型表压传感器，包括硅片主体，硅片主体包括设置于硅片主体表面的膜岛结构和与膜岛结构层叠设置的硅基片，膜岛结构包括用于感应压力的弹性硅膜和设置于弹性硅膜之上用于稳定测量的岛区，膜岛结构和硅基片之间于与弹性硅膜对应的位置设置有用于使弹性硅膜能够移动的背膜空间。
进一步，背膜空间包括设置于弹性硅膜与硅基片之间用于限制弹性硅膜过度移动的过载限位区和设置于硅基片之中的腐蚀坑，过载限位区和腐蚀坑之间设置有用于平衡气压的大气平衡孔，腐蚀坑沿着大气平衡孔向外扩张设置。
进一步，硅片主体还包括与硅基片层叠设置的器件膜层，器件膜层包括用于设置集成电路的单晶薄膜区和所述的膜岛结构，单晶薄膜区围绕膜岛结构设置。
进一步，单晶薄膜区设置有处于弹性硅膜之上的梁区、用于对外电连接的铝压脚、用于将单晶薄膜区分隔成不同电路区域的隔离壁和沿着单晶薄膜区分别设置于不同电路区域之中的埋层引线，梁区围绕岛区设置，梁区之中分别设置有用于构成惠斯通电桥的桥路电阻，隔离壁从硅片主体的边缘伸进梁区并与桥路电阻相抵接，桥路电阻通过埋层引线与铝压脚电连接。
进一步，岛区的厚度与梁区的厚度相一致，岛区的宽度大于梁区的宽度。
进一步，硅基片的表面分别设置有第一氧化层和第二氧化层，器件膜层与第一氧化层相连接。
进一步，第二氧化层之上设置有氮化硅保护层。
一种制作新型表压传感器的方法，包括以下步骤：
S1、在硅基片的两面热氧化覆盖耐KOH腐蚀的氧化层；
S2、在硅基片两面的氧化层之上分别刻蚀对准记号，并对对准记号进行热氧化显示处理；
S3、在硅基片的正面利用光刻技术在氧化层之上刻蚀出对应背膜空间的窗口，并在该窗口的范围内对硅基片进行刻蚀，形成过载限位区；
S4、对硅基片中的过载限位区的表面进行热氧化处理，形成中间硅基片；
S5、用另一硅基片与中间硅基片进行固态硅－硅键合，使得过载限位区处于两块硅基片之间；
S6、对键合后得到的硅片中无对准记号的一面进行减薄抛光处理，得到设置于中间硅基片之上的器件膜层，并对器件膜层的正面进行热氧化处理；
S7、利用第三硅基片与经过热氧化处理的器件膜层进行第二次固态硅－硅键合；
S8、对经过第二次键合后得到的硅片中无对准记号的一面进行减薄抛光处理，得到设置于器件膜层之上的硅单晶层，并对硅单晶层的正面进行热氧化处理；
S9、以经过第二次键合后得到的硅片中背面的对准记号作为坐标点，对该硅片的正面刻蚀与背面的对准记号位置对应的第二对准记号，并对第二对准记号进行热氧化显示处理；
S10、在硅单晶层正面的氧化层之中刻蚀出对应单晶薄膜区的窗口；S11、在对应单晶薄膜区的窗口中用离子束注入P型硼离子；
S12、把注入P型硼离子的硅片在温度为800℃的氮气氛下退火30分钟，然后用BHF腐蚀液漂净硅片表面的硼硅玻璃；
S13、利用干氧氧化工艺对经过退火处理的硅片正面进行氧化处理；
S14、利用离子束对步骤S13中经过氧化处理的硅片正面注入P型硼离子；
S15、在温度为800℃的氮气氛下，对步骤S14中注入有P型硼离子的硅片退火30分钟，然后在温度为1100℃的条件下，对该硅片进行淡硼再分布，接着漂净该硅片表面的氧化层；
S16、在步骤S15经过漂净处理的硅片中对应梁区的位置表面处，利用光刻胶覆盖于其上制作掩蔽层，并刻蚀除掩蔽层之外的区域，得到设置于梁区之中的桥路电阻；
S17、分别对步骤S16中的硅片的正面和背面淀积二氧化硅层和氮化硅保护层；
S18、刻蚀对应着梁区之上的二氧化硅层，暴露内部的单晶硅表面；
S19、对步骤S18中的硅片正面溅射淀积铝合金薄膜，在铝合金薄膜表面光刻铝引线并在铝引线之上覆盖光刻胶，腐蚀没有覆盖光刻胶的铝合金薄膜，使得桥路电阻构成惠斯通电桥；
S20、把步骤S19之中的硅片置于温度为500℃的条件下，通入氮气合金化30分钟；
S21、对经过合金化的硅片中的对应单晶薄膜区的位置进行刻蚀，形成梁区、弹性硅膜和岛区，并且在该硅片的背面于与弹性硅膜和岛区对应的位置光刻蚀对应腐蚀坑的窗口；
S22、在步骤S21中的窗口范围内腐蚀硅基片，形成腐蚀坑；
S23、对隔离过载限位区与腐蚀坑的氧化层进行干法刻蚀，得到连通过载限位区与腐蚀坑的大气平衡孔；
S24、完成制作。
本发明的有益效果是：新型表压传感器及其制作方法，通过在硅基片之上层叠设置膜岛结构，而膜岛结构包括用于感应压力的弹性硅膜和设置于弹性硅膜之上用于稳定测量的岛区，因此岛区会处于硅片主体的表面，从而免去了传统的设置于硅基片背面的大背岛结构，由于岛区并不设置于硅基片之中，因此岛区不再受到硅基片的厚度限制，从而能够提高产出率和降低成本；此外，由于新型表压传感器并不具有传统的大背岛结构，不仅能克服大背岛的自重效应而提高稳定性，并且还能避免出现大背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题。此外，由于背膜空间对应设置于弹性硅膜的底部，因此当弹性硅膜感应到压力而需要发生移动时，背膜空间能够为其提供气压平衡和移动空间，使得弹性硅膜能够准确感应压力的变化。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是C型结构的示意图；
图2是E型结构的示意图；
图3是本发明的表压传感器的剖视图；
图4是本发明的表压传感器的俯视图；
图5a－图5v是本发明的表压传感器的制作流程图。
具体实施方式
参照图3－图4，本发明的新型表压传感器，包括硅片主体，硅片主体包括设置于硅片主体表面的膜岛结构和与膜岛结构层叠设置的硅基片1，膜岛结构包括用于感应压力的弹性硅膜2和设置于弹性硅膜2之上用于稳定测量的岛区3，膜岛结构和硅基片1之间于与弹性硅膜2对应的位置设置有用于使弹性硅膜2能够移动的背膜空间。具体地，通过在硅基片1之上层叠设置膜岛结构，而膜岛结构包括用于感应压力的弹性硅膜2和设置于弹性硅膜2之上用于稳定测量的岛区3，因此，岛区3会处于硅片主体的表面，从而免去了传统的设置于硅基片1背面的大背岛结构，由于岛区3并不设置于硅基片1之中，因此岛区3不再受到硅基片1的厚度限制，从而能够提高产出率和降低成本；此外，由于新型表压传感器并不具有传统的大背岛结构，不仅能够克服大背岛的自重效应而提高稳定性，并且还能够避免出现大背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题。此外，由于背膜空间对应设置于弹性硅膜2的底部，因此当弹性硅膜2感应到压力而需要发生移动时，背膜空间能够为其提供气压平衡和移动空间，使得弹性硅膜2能够准确感应压力的变化。
其中，参照图3－图4，背膜空间包括设置于弹性硅膜2与硅基片1之间用于限制弹性硅膜2过度移动的过载限位区41和设置于硅基片1之中的腐蚀坑42，过载限位区41和腐蚀坑42之间设置有用于平衡气压的大气平衡孔43，腐蚀坑42沿着大气平衡孔43向外扩张设置。具体地，过载限位区41的深度为5－8微米，由于岛区3的中心点与弹性硅膜2的中心点重合，因此当新型表压传感器感应到的正面压力超过其量程时，弹性硅膜2的中心点会首先与大气平衡孔43相接触，此时由于大气平衡孔43的阻挡作用，弹性硅膜2不再移动，从而保证了弹性硅膜2不会受到破坏。而在实验数据之中，本发明的新型表压传感器的结构，其过载限位能力能够达到300倍以上。
其中，参照图3－图4，硅片主体还包括与硅基片1层叠设置的器件膜层5，器件膜层5包括用于设置集成电路的单晶薄膜区51和所述的膜岛结构，单晶薄膜区51围绕膜岛结构设置。其中，单晶薄膜区51设置有处于弹性硅膜2之上的梁区52、用于对外电连接的铝压脚53、用于将单晶薄膜区51分隔成不同电路区域的隔离壁55和沿着单晶薄膜区51分别设置于不同电路区域之中的埋层引线，梁区52围绕岛区3设置，梁区52之中分别设置有用于构成惠斯通电桥的桥路电阻56，隔离壁55从硅片主体的边缘伸进梁区52并与桥路电阻56相抵接，桥路电阻56通过埋层引线与铝压脚53电连接。具体地，梁区52的数量为4个，分别设置于岛区3的四个方向并伸进弹性硅膜2的区域之内，所以，4个梁区52处于新型表压传感器的正面应力峰值区。分别设置于4个梁区52之中用于构成惠斯通电桥的4个桥路电阻56，分为对向设置的两组，其中一组的2个桥路电阻56平行于新型表压传感器的边框，从而具有横向压阻效应，即当新型表压传感器正面受压时，这2个桥路电阻56的阻值变小；另外一组的2个桥路电阻56垂直于新型表压传感器的边框，从而具有纵向压阻效应，即当新型表压传感器正面受压时，这2个桥路电阻56的阻值变大。
其中，参照图3－图4，岛区3的厚度与梁区52的厚度相一致，岛区3的宽度大于梁区52的宽度。具体地，岛区3的宽度远大于梁区52的宽度，这种结构能够大大地减小了大绕度效应，从而提高了线性度，此外，还能够同时避免了E型结构中的背岛自重效应，从而大大提高了新型表压传感器的零点稳定性。此外，弹性硅膜2的厚度仅为岛区3和梁区52的厚度的一半，因此能够具有应力集中效应，提高了桥路电阻56的应变量，从而提高了新型表压传感器的灵敏度。其原理犹如帆船上的帆布，当风吹在帆布上时，风力通过帆布集中到旗杆上，推动帆船向前行驶。
其中，参照图3－图4，硅基片1的表面分别设置有第一氧化层11和第二氧化层12，器件膜层5与第一氧化层11相连接，另外，第二氧化层12之上设置有氮化硅保护层13。具体地，第一氧化层11和第二氧化层12具有不易被腐蚀的特性，因此当硅基片1被腐蚀时，当腐蚀到第一氧化层11或第二氧化层12时，腐蚀能够自动停止，从而能够准确实现新型表压传感器的制作，使得弹性硅膜2的厚度制作能够易于控制，从而大大提高产出率，满足大规模生产的需要。而氮化硅保护层13则能够对新型表压传感器起到良好的保护作用，从而避免新型表压传感器容易受到破坏。
一种制作新型表压传感器的方法，参照图5a－图5v，包括以下步骤：
S1、在硅基片1的两面热氧化覆盖耐KOH腐蚀的氧化层；
S2、在硅基片1两面的氧化层之上分别刻蚀对准记号，并对对准记号进行热氧化显示处理；
S3、在硅基片1的正面利用光刻技术在氧化层之上刻蚀出对应背膜空间的窗口，并在该窗口的范围内对硅基片1进行刻蚀，形成过载限位区41；其中，过载限位区41的刻蚀深度为5－8微米；
S4、对硅基片1中的过载限位区41的表面进行热氧化处理，形成中间硅基片；其中，对过载限位区41的表面进行热氧化处理时，在载限位区41的表面生成厚度为的二氧化硅层；
S5、用另一硅基片与中间硅基片进行固态硅－硅键合，使得过载限位区41处于两块硅基片之间；
S6、对键合后得到的硅片中无对准记号的一面进行减薄抛光处理，得到设置于中间硅基片之上的器件膜层5，并对器件膜层5的正面进行热氧化处理；其中，器件膜层5的厚度约为15－20μm，通过热氧化处理在器件膜层5正面生成的二氧化硅层的厚度为
S7、利用第三硅基片与经过热氧化处理的器件膜层5进行第二次固态硅－硅键合；
S8、对经过第二次键合后得到的硅片中无对准记号的一面进行减薄抛光处理，得到设置于器件膜层5之上的硅单晶层，并对硅单晶层的正面进行热氧化处理；其中，硅单晶层的厚度约为15－20μm，通过热氧化处理在硅单晶层正面生成的二氧化硅层的厚度为
S9、以经过第二次键合后得到的硅片中背面的对准记号作为坐标点，对该硅片的正面刻蚀与背面的对准记号位置对应的第二对准记号，并对第二对准记号进行热氧化显示处理；其中，进行热氧化显示处理后的该硅片的表面生成有一层厚度为的二氧化硅层；
S10、在硅单晶层正面的二氧化硅层之中刻蚀出对应单晶薄膜区51的窗口；
S11、在对应单晶薄膜区51的窗口中用离子束注入P型硼离子，离子束的能量为60Kev，剂量为0.8E15/cm2；
S12、把注入P型硼离子的硅片在温度为800℃的氮气氛下退火30分钟，然后用BHF腐蚀液漂净硅片表面的硼硅玻璃；
S13、利用干氧氧化工艺对经过退火处理的硅片正面进行氧化处理，此时，硅片正面生成有厚度为的二氧化硅层；
S14、利用离子束对步骤S13中经过氧化处理的硅片正面注入P型硼离子，离子束的能量为80Kev，剂量为1.2E14/cm2；
S15、在温度为800℃的氮气氛下，对步骤S14中注入有P型硼离子的硅片退火30分钟，然后在温度为1100℃的条件下，对该硅片进行淡硼再分布，接着漂净该硅片表面的氧化层，其中，经过淡硼再分布的硅片中，淡硼结深Xj≥2μm；
S16、在步骤S15经过漂净处理的硅片中对应梁区52的位置表面处，利用光刻胶覆盖于其上制作掩蔽层，并刻蚀除掩蔽层之外的区域，得到设置于梁区52之中的桥路电阻56；
S17、分别对步骤S16中的硅片的正面和背面淀积二氧化硅层和氮化硅保护层13，其中，该二氧化硅层的厚度为氮化硅保护层13的厚度为
S18、刻蚀对应着梁区52之上的二氧化硅层，暴露内部的单晶硅表面；
S19、对步骤S18中的硅片正面溅射淀积铝合金薄膜，在铝合金薄膜表面光刻铝引线并在铝引线之上覆盖光刻胶，腐蚀没有覆盖光刻胶的铝合金薄膜，使得桥路电阻56构成惠斯通电桥，其中，铝合金薄膜的厚度为1.2微米；
S20、把步骤S19之中的硅片置于温度为500℃的条件下，通入氮气合金化30分钟；
S21、对经过合金化的硅片中的对应单晶薄膜区51的位置进行刻蚀，形成梁区52、弹性硅膜2和岛区3，并且在该硅片的背面于与弹性硅膜2和岛区3对应的位置光刻蚀对应腐蚀坑42的窗口；
S22、在步骤S21中的窗口范围内腐蚀硅基片1，形成腐蚀坑42；其中，采用浓度为40％的KOH腐蚀液对硅基片1进行腐蚀处理，直到腐蚀至二氧化硅层而自终止腐蚀处理；
S23、对隔离过载限位区41与腐蚀坑42的氧化层进行干法刻蚀，得到连通过载限位区41与腐蚀坑42的大气平衡孔43；
S24、完成制作。
本发明的制作新型表压传感器的方法，不仅使用到了氧化工艺、光刻工艺、离子注入工艺和蒸发工艺等常规的平面工艺，并且使用了硅－硅键合工艺、减薄抛光工艺、ICP干法刻蚀工艺和KOH溶液湿法腐蚀工艺等，上述的工艺都是目前的成熟工艺技术，因此这里不再赘述。
本发明的新型表压传感器，由于在硅基片1之上层叠设置了膜岛结构，而膜岛结构包括用于感应压力的弹性硅膜2和设置于弹性硅膜2之上用于稳定测量的岛区3，因此，岛区3会处于硅片主体的表面，从而免去了传统的设置于硅基片1背面的大背岛结构，由于岛区3并不设置于硅基片1之中，因此岛区3不再受到硅基片1的厚度限制，从而能够提高产出率和降低成本；此外，由于新型表压传感器并不具有传统的大背岛结构，不仅能够克服大背岛的自重效应而提高稳定性，并且还能够避免出现大背岛与玻璃键合而导致器件失效的问题。此外，由于背膜空间对应设置于弹性硅膜2的底部，因此当弹性硅膜2感应到压力而需要发生移动时，背膜空间能够为其提供气压平衡和移动空间，使得弹性硅膜2能够准确感应压力的变化。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。