具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了方便理解本发明实施例提供的压力传感器，下面首先说明一下本发明实施例提供的压力传感器的应用场景，该压力传感器作为传感器中的一种，通过感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号。下面结合附图对该压力传感器进行详细的叙述。

参考图1及图2，本发明实施例提供的压力传感器包括具有相对的第一面及第二面的衬底10、设置在衬底10的第一面上的感压膜11、设置在衬底10的第二面上的压力腔12、以及设置在衬底10的第二面上且盖合在压力腔12上以形成密封腔体的盖板13。其中，感压膜11上设置有由四个压敏电阻组成的惠斯通电桥。四个压敏电阻包括两个纵向电阻14和两个横向电阻15；两个纵向电阻14的电阻阻值相等，两个横向电阻15的电阻阻值相等。且纵向电阻14的电阻阻值大于横向电阻15的电阻阻值。

在上述的方案中，通过设置两个纵向电阻14的电阻阻值大于两个横向电阻15的电阻阻值，利用惠斯通电桥上两个纵向桥臂与两个横向桥臂的电阻阻值的不对称设计，以引入与原有非线性趋势相反的非线性来补偿压力传感器的整体非线性，从而减小压力传感器的非线性误差，提高压力传感器的测试精度和准确度，增强压力传感器的性能。下面结合附图对上述各个部件进行详细的介绍。

在设置衬底10时，衬底10具有相对的第一面及第二面，可以以图1中位于衬底10上方的表面为衬底10的第一面，以图1中位于衬底10下方的表面为衬底10的第二面。在具体确定衬底10的材质时，衬底10的材质可以为单晶硅，也可以为其他能够作为压力传感器的衬底10的材料。衬底10的形状可以为如图2示出的正方形，也可以为圆形。

在衬底10的第一面上设置有感压膜11，在衬底10的第二面上设置有中空的压力腔12，能够使感压膜11发生形变。在压力传感器受压时，感压膜11发生形变，通过感压膜11形变的大小来反应压力传感器所受压力的大小。在感压膜11发生形变时，感压膜11上的压敏电阻也发生形变，从而使压敏电阻的阻值发生变化。通过形成的惠斯通电桥结构测试四个压敏电阻的阻值变化情况，以计算出压力传感器所受的压力。在确定感压膜11的形状时，感压膜11的形状可以为正方形，也可以为圆形。应当注意的是，感压膜11的形状与衬底10的形状并不具有关联性，即衬底10的形状可以与感压膜11的形状不一致。衬底10仅仅作为设置感压膜11及压力腔12的载体，故而感压膜11及压力腔12的形状可以与衬底10的形状不一致。

在设置上述的盖板13时，盖板13可以通过键合方式将盖板13设置在衬底10的第二面。且盖板13盖合在压力腔12上，以形成一个密闭的腔体结构。另外，盖板13可以为玻璃盖板。

上述将惠斯通电桥中的四个压敏电阻分为两个纵向电阻14及两个横向电阻15的分类方式为现有技术中常规的对惠斯通电桥中四个桥臂分类的方式。其中纵向电阻14指在感压膜11受压时，该电阻所受的主要应力与该电阻上电流的流通方向相同的电阻，可以以图2中位于上下方向上的两个电阻L作为纵向电阻14。横向电阻15是指在感压膜11受压时，该电阻所受的主要应力与该电阻上电流的流通方向垂直的电阻，可以以图2中位于左右方向上的两个电阻T作为横向电阻15。

本发明实施例提供的纵向电阻14的电阻阻值大于横向电阻15的电阻阻值，即纵向电阻14的电阻阻值与横向电阻15的电阻阻值之比(为便于下面描述，将“纵向电阻14的电阻阻值与横向电阻15的电阻阻值之比”简称为“纵横电阻之比”)大于1。另外，随着纵横电阻之比从1逐渐扩大时，压力传感器的非线性误差会先逐渐减小后逐渐增大。即纵横电阻之比存在一个范围，能够将压力传感器的非线性误差补偿至较为理想的状态，此时，压力传感器的非线性误差非常小，压力传感器的测试精度较好。

在具体确定纵横电阻之比时，纵横电阻之比与压力传感器量程、压敏电阻的初始电阻率、压敏电阻在衬底10的第一面上所处的应力位置相关。其中，上述压敏电阻的初始电阻率是指在感压膜不受外力作用的情况下，压敏电阻的电阻率。感压膜11的厚度越大，压力传感器的量程越大；感压膜11的厚度越小，压力传感器的量程越小。以图1中衬底10上压力腔12的上表面与衬底10的第一面的上表面之间的距离d表征感压膜11的厚度。

在感压膜11的形状为正方形时，通常情况下，感压膜11的厚度越大，感压膜11的边长越小，压力传感器的量程越大，其最优纵横电阻比越大。具体的，在感压膜11的厚度为定值时，感压膜11的边长越小，压力传感器的量程越大，纵向电阻14与横向电阻15的电阻阻值比越大。或者是：在感压膜11的边长为定值时，感压膜11的厚度越大，压力传感器的量程越大，纵向电阻14与横向电阻15的电阻阻值比越大。

在感压膜11的形状为圆形时，通常情况下，感压膜11的厚度越大，感压膜11的半径越小，压力传感器的量程越大，其最优纵横电阻比越大。具体的，在感压膜11的厚度为定值时，感压膜11的半径越小，压力传感器的量程越大，纵向电阻14与横向电阻15的电阻阻值比越大。或者是：在感压膜11的半径为定值时，感压膜11的厚度越大，压力传感器的量程越大，纵向电阻14与横向电阻15的电阻阻值比越大。

另外，压力传感器中压敏电阻的初始电阻率越大、压敏电阻所处位置应力越大，其最优纵横电阻比越小。在确定纵向电阻14与横向电阻15的初始电阻率时，纵向电阻14的初始电阻率与横向电阻15的初始电阻率可以相等，也可以不相等。在纵向电阻14及横向电阻15的初始电阻率为定值，在感压膜11受压发生设定形变时，纵向电阻14与横向电阻15所处位置的应力越大，纵向电阻14与横向电阻15的电阻阻值比越小。其中，上述感压膜11发生设定形变指感压膜11的形变量相同或较为相似。通过使感压膜11发生相同或较为相同的形变，确定纵向电阻14及横向电阻15在衬底10上的不同分布位置下，纵横电阻之比的恰当值。

或者，在感压膜11受压发生设定形变时，纵向电阻14与横向电阻15的初始电阻率越大，纵向电阻14与横向电阻15的电阻阻值比越小。其中，上述感压膜11发生设定形变同样指感压膜11的形变量相同或较为相似。通过使感压膜11发生相同或较为相同的形变，确定纵向电阻14及横向电阻15在不同的初始电阻率的情况下，纵横电阻之比的恰当值。

由于不同的压力传感器的设计各不相同，优化非线性的最优纵横电阻之比也会有差异，通常来说最优纵横电阻之比大于1，且小于或等于2。具体的，纵横电阻之比可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0等大于1且小于等于2之间的任意值。

在衬底10的材质为单晶硅时，在设置四个压敏电阻时，四个压敏电阻形成于衬底10的(100)晶面，且四个压敏电阻沿衬底10的<110>晶向排列，提高压力传感器的灵敏度。其中，上述(100)晶面以及<110>晶向是密勒系统中用于表征晶面及晶向的符号。

在设置每个压敏电阻时，每个压敏电阻可以为P型电阻。具体设置时，参考图1，每个P型电阻可以包括在衬底10的第一面掺杂硼形成的P^-压阻区21。该P^-压阻区21为每个压敏电阻在工作时，表征形变及阻值变化的核心区。在具体使纵向电阻14大于横向电阻15时，参考图2，纵向电阻14中P^-压阻区21的长度大于横向电阻15P^-压阻区21的长度，以便于设置压敏电阻。应当理解的是，压敏电阻的初始电阻率与在P^-压阻区21的掺杂浓度有关，通常情况下，掺杂浓度越大，初始电阻率越小；掺杂浓度越小，初始电阻率越大。

继续参考图1，每个P型电阻还可以包括在衬底10的第一面掺杂形成于P^-压阻区21两侧且与P^-压阻区21导电连接的P⁺低阻区22。四个P^-压阻区21通过对应的P⁺低阻区连接形成所述惠斯通电桥，即四个压敏电阻的P^-压阻区21不是直接通过导线42连接，而是通过导线42连接设置在每个P^-压阻区21两侧的P⁺低阻区22，从而用于连接形成惠斯通电桥的导线42通过对应的P⁺低阻区22与对应的P^-压阻区21实现间接电连接。上述连接四个压敏电阻的P⁺低阻区22的导线42可以为铝、铜、金、银等金属导线。

继续参考图1，在衬底10的第一面上还设置有使惠斯通电桥与外部绝缘隔开的钝化层34，惠斯通电桥上设置有外漏于钝化层34外且作为惠斯通电桥的输入端或输出端的管脚43，以便于向惠斯通电桥内通电压等输入信号，测量惠斯通电桥的输出电压等输出信号的变化。且防止惠斯通电桥与外部电连接，进而影响压力传感器的测试精度，或损坏压力传感器。在具体确定管脚43的个数时，其与惠斯通电桥选择开环还是闭环的连接方式有关。例如，在惠斯通电桥为闭环时，管脚43的个数可以为4个；在惠斯通电桥为开环时，管脚43的个数为5个。在具体设置每个管脚43时，每个管脚43与导线42电连接。可以设置导线42与管脚43为一体结构，以便于设置。应当注意的是，管脚43的个数并不限于仅仅与惠斯通电桥的开环或闭环的连接方式有关，管脚43的个数也与是否连接补偿电路有关。其中，上述补偿电路是现有技术中的用于感压膜上的一种电路。在设置有补偿电路时，还需要设置用于连接补偿电路的管脚43，从而使管脚43的个数可能更多。

通过设置两个纵向电阻14的电阻阻值大于两个横向电阻15的电阻阻值，利用惠斯通电桥上两个纵向桥臂与两个横向桥臂的电阻阻值的不对称设计，以引入与原有非线性趋势相反的非线性在电路层面补偿压力传感器的整体非线性，从而减小压力传感器的非线性误差，提高压力传感器的测试精度和准确度，增强压力传感器的性能。

另外，本发明还提供了一种压力传感器的制作方法，参考图1及图2，该制作方法包括：提供具有相对的第一面及第二面的衬底10；在衬底10的第一面上设置用于组成惠斯通电桥的四个压敏电阻；其中，四个压敏电阻包括两个纵向电阻14和两个横向电阻15；两个纵向电阻14的阻值相等，两个横向电阻15的阻值相等；且纵向电阻14的电阻阻值大于横向电阻15的电阻阻值；在衬底10的第二面上设置压力腔12；在衬底10的第二面上设置盖合在压力腔12上以形成密封腔体的盖板13。通过设置两个纵向电阻14的电阻阻值大于两个横向电阻15的电阻阻值，利用惠斯通电桥上两个纵向桥臂与两个横向桥臂的电阻阻值的不对称设计，以引入与原有非线性趋势相反的非线性来补偿压力传感器的整体非线性，从而减小压力传感器的非线性误差，提高压力传感器的测试精度和准确度，增强压力传感器的性能。下面结合附图对上述步骤进行详细的介绍。

步骤1：提供具有相对的第一面及第二面的衬底10。参考图3，提供有一个具体第一面及第二面的单晶硅衬底10。在衬底10的第二面(以图3中位于下面的表面为第二面)依次淀积SiO2层31，低应力淀积SiNx层32作为背面保护层。且还需去除衬底10的第一面上淀积的保护层。

步骤2：在衬底10的第一面上设置用于组成惠斯通电桥的四个压敏电阻；其中，四个压敏电阻包括两个纵向电阻14和两个横向电阻15；两个纵向电阻14的阻值相等，两个横向电阻15的阻值相等；且纵向电阻14的电阻阻值大于横向电阻15的电阻阻值。具体的，参考图4，在衬底10的第一面上淀积一层SiO2层31。注前氧化后，光刻注入硼离子，在衬底10的第一面上形成P^-压阻区21。且该部分横向电阻15与纵向电阻14阻值不同，参考图2，体现在纵向电阻14的长度较横向电阻15长。

在P^-压阻区21掺杂完成后，参考图5及图6，依次光刻注入形成N⁺隔离区23及P⁺低阻区22。

在设置好P^-压阻区21、N⁺隔离区23及P⁺低阻区22后，参考图7，在衬底10的第一面上淀积介质层33；之后刻蚀出接触孔41。

参考图8，淀积金属层在接触孔41及介质层33上，之后刻蚀形成连接四个P^-压阻区21的导线42，以将四个压敏电阻连接形成惠斯通电桥，从而完成金属布线。

参考图9，淀积钝化层34，并对覆盖在导线42上方部分的钝化层34刻蚀形成外漏于钝化层34外的管脚43。

步骤3：在衬底10的第二面上设置压力腔12。参考图10，在衬底10的第二面上进行背腔腐蚀形成压力腔12，且还去除背面保护层。

步骤4：在衬底10的第二面上设置盖合在压力腔12上以形成密封腔体的盖板13。参考图1，在衬底10的第二面上通过键合方式将盖板13设置在衬底10的第二面上。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。