具有硅應力隔離構件的集成soi壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】公開了具有硅應力隔離構件的集成SOI壓力傳感器。在一個實施例中提供了壓力傳感器。該壓力傳感器包括殼體，殼體具有輸入端口，輸入端口配置為允許介質進入殼體。將支撐件安裝在殼體內，支撐件限定了延伸穿過其中的第一孔。將應力隔離構件安裝在支撐件的第一孔內，應力隔離構件限定了延伸穿過其中的第二孔，其中應力隔離構件由硅構成。傳感器管芯結合到應力隔離構件。傳感器管芯包括：硅基底，硅基底在硅基底的第一側上具有絕緣層；以及布置在第一側上的絕緣層中的感測電路，其中硅基底的第二側暴露于應力隔離構件的第二孔并且第二側與第一側相反。
【專利說明】具有硅應力隔離構件的集成SOI壓力傳感器

【背景技術】
[0001]硅壓力傳感器提供了多種優點，包括小尺寸、良好的質量以及穩定的性能。此外，由于多個相同的傳感器可以同時在單個晶片上制備，因此硅壓力傳感器對于制造而言也是成本有效的。在壓力傳感器的至少一個例子中，壓敏電阻器在硅膜片上制備，使得當膜片對壓力介質所施加的壓力做出反應時壓敏電阻器感測膜片中的應變。甚至當壓力介質是潔凈的干燥空氣時，硅感測管芯也需要與環境的某種形式的隔離。對于絕對式傳感器，這是通過形成的正常Si02層來提供的。潔凈的干燥空氣包含為僅僅接觸膜片的不包含金屬跡線和襯墊的側。該表面僅暴露于參考真空。對于其中壓力介質受限為空氣的精確應用，硅膜片能安裝在應力隔離構件上。
[0002]在一個實施例中，應力隔離構件是硼硅酸玻璃管。硼硅酸玻璃管表面本質上是吸濕的，并且隨著時間從壓力介質中吸收H20。水含量的該變化輕微改變管的幾何形狀，這會引起感測元件漂移。除了由于硅和硼硅酸玻璃的膨脹系數不同以及由于在制備過程中產生的應力而導致的長期漂移，壓力傳感器需要廣泛的調節來移除早期的漂移分量。最終，在壓敏電阻器和傳感器的殼體或外部電連接之間可能出現不想要的漏電流。通常依靠自然形成的二氧化硅薄涂層來提供電隔離。該膜還可以吸收水，水也可能產生傳感器漂移。


【發明內容】

[0003]在一個實施例中提供了壓力傳感器。該壓力傳感器包括殼體，殼體包括輸入端口，輸入端口配置為當殼體放置在包含介質的環境中時允許介質進入殼體內部。將支撐件安裝在殼體內，支撐件限定了延伸穿過其中的第一孔。將應力隔離構件安裝在支撐件的第一孔內，應力隔離構件限定了延伸穿過其中的第二孔，其中應力隔離構件由硅構成。傳感器管芯結合到應力隔離構件。傳感器管芯包括:硅基底，硅基底在硅基底的第一側上具有絕緣層；以及布置在第一側上的絕緣層中的感測電路，其中硅基底的第二側暴露于應力隔離構件的第二孔并且第二側與第一側相反。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]應該理解的是，附圖僅僅描繪了示例性實施例并且因此不應認為是對范圍的限定，將通過附圖的使用來以附加的特定性和細節來描述示例性實施例，其中:
[0005]圖1是圖示根據本公開中描述的實施例的具有集成的絕緣體上硅(SOI)傳感器和硅應力隔離構件的壓力感測裝置的橫截面視圖的圖；
[0006]圖2是圖示根據本公開中描述的實施例的傳感器管芯、應力隔離構件以及圖1的壓力感測裝置的支撐件的透視圖的圖；以及
[0007]圖3是圖示根據本公開中描述的實施例的用于制備圖1的壓力感測裝置的方法的流程圖。
[0008]按照慣例，各種已描述的特征不是按照比例繪制的，而是繪制為強調與示例性實施例有關的特定特征。

【具體實施方式】
[0009]在下面詳細描述中，對于形成其一部分的附圖作出了參考，并且其中通過說明的方式示出了特定的說明性實施例。然而，應該理解的是，可以利用其他實施例，并且可以做出邏輯的、機械的以及電氣的改變。此外，附圖和說明書中給出的方法不應解釋為限制可以執行單獨步驟的順序。因此，下面的詳細描述不應考慮為是限制意義的。
[0010]在至少一個實施例中，用作膜片的傳感器管芯可安裝在應力隔離構件(基座)上，應力隔離構件限定了延伸穿過應力隔離構件的第一孔，從而使得壓力介質能通過該孔并且在膜片上施加壓力。傳感器管芯可由絕緣基底上的硅構成，并且應力隔離構件可由硅構成，使得傳感器管芯和應力隔離構件能具有基本相等的熱膨脹系數。這還可以使得能在晶片級上制備傳感器管芯和應力隔離構件。
[0011]在進一步實施例中，傳感器管芯和應力隔離構件能安裝在支撐件的第二孔內，其中該第二孔延伸穿過該支撐件。該支撐件能安裝到壓力傳感器的殼體并且能為傳感器管芯提供電連接和壓力端口。
[0012]在再進一步實施例中，由于壓力傳感器裝置的吸濕材料引起的濕氣吸收通過以下方式來避免:通過原子層沉積來涂覆暴露于壓力介質的此類材料的表面。為了防止支撐件、應力隔離構件以及傳感器管芯的表面吸收壓力介質中的濕氣，暴露于壓力介質的這些表面的一些或全部能通過原子層沉積過程被涂覆保護層。
[0013]現在參照圖1和圖2來描述壓力感測裝置100的例子。圖1是壓力感測裝置100的橫截面視圖而圖2是壓力感測裝置100的部分的分解透視圖。壓力感測裝置100能夠測量某介質中的壓力。例如，通過壓力感測裝置100感測的壓力介質可包括空氣或液體。為了感測壓力介質的壓力，壓力感測裝置100包括輸入端口 102，其中輸入端口 102允許壓力介質進入殼體104。殼體104保護壓力感測裝置100不受環境影響，環境影響可能損壞壓力感測裝置100或影響壓力感測裝置100的性能。
[0014]為了感測殼體104內部的壓力介質的壓力，壓力感測裝置100包括傳感器管芯106。在至少一個實現中，傳感器管芯106為壓敏電阻式硅壓力感測管芯，其中壓敏電阻器形成在傳感器管芯106的第一側105上，對傳感器管芯106內的應變進行響應。傳感器管芯106包括具有傳感器電路的硅膜片，例如形成在膜片上的壓敏電阻器。壓敏電阻器根據膜片的移動而改變電阻。
[0015]在實施例中，傳感器管芯106包括絕緣體上硅(SOI)基底，基底具有在其上制備的感測電路。特別地，傳感器管芯106由硅基底構成，硅基底在其第一側105上具有絕緣層。絕緣層能以任何合適的方式，例如通過外延生長，形成在硅基底上。感測電路制備在硅基底的第一側105上的絕緣層內。相應地，絕緣層具有的厚度足以使得能夠在其內制備壓敏電阻器。傳感器管芯106還具有第二側107，該第二側107與第一側105相反。在制備傳感器管芯106之后，一旦暴露于空氣或其他介質，第二側107就可自然形成薄二氧化硅層。
[0016]對殼體104的應力可影響壓力感測裝置100的位于殼體104內的組件。盡管殼體內的某些組件受應力影響最小，然而位于傳感器管芯106上的壓敏電阻器上的由殼體104上的應力引起的應變可能不利地影響壓力感測裝置100做出的壓力測量的精度。例如，殼體104上的應變能以與通過壓力介質施加到傳感器管芯106的膜片的應變類似的方式使傳感器管芯106應變，這會導致從傳感器管芯106得到的壓力測量的偏置。在某些實現中，為了將傳感器管芯106與殼體104或感測裝置100內的其他組件上的應力隔離，傳感器管芯106安裝在應力隔離構件110上。該應力隔離構件110將傳感器管芯106與施加到殼體104上或由殼體104內的其他組件引起的應變隔離。
[0017]在特定實施例中，應力隔離構件110由硅構成。特別地，應力隔離構件110由具有限定在其內的孔108的硅基底構成。孔108 —直延伸通過硅基底。應力隔離構件110安裝到傳感器管芯106的第二側107，使得孔108在一端從傳感器管芯106的第二側107延伸并對第二側107開口并且在另一端對壓力介質開口。應力隔離構件110也稱作基座。應力隔離構件110從傳感器管芯106的第二側107延伸離開。在例子中，傳感器管芯106安裝到應力隔離構件110的第一端而支撐件122安裝到接近應力隔離構件110的第二端114，其中第二端114與第一端相反。
[0018]在至少一個實施例中，為了將傳感器管芯106暴露于壓力介質，壓力介質通過輸入端口 102進入殼體104并且隨后穿過應力隔離構件110中的孔108。孔108內的壓力介質施加抵靠傳感器管芯106的力，當傳感器管芯106中的膜片根據壓力介質施加的壓力移動時該力引起壓敏電阻器應變。壓敏電阻器上的應變改變了壓敏電阻器中壓敏電阻器的電阻。當已知的電流通過壓敏電阻器時，由于壓敏電阻器的電阻導致的電壓降可用于確定壓力介質抵靠傳感器管芯106的膜片的壓力。在至少一個實施例中，壓敏電阻器包括壓力感測元件和溫度感測元件二者。
[0019]還如圖2所示，在某些實施例中，當以接近觀察者的傳感器管芯106和延伸離開觀察者的應力隔離構件110來觀察時，傳感器管芯106和應力隔離構件110具有基本相同的橫截面尺寸。在這樣的實施例中，傳感器管芯106和應力隔離構件110的橫截面大小由傳感器管芯106而不是應力隔離構件110限定。因此，整個橫截面可保持很小。在例子中，傳感器管芯106和應力隔離構件110 二者都具有矩形(例如方形)橫截面。
[0020]有利地，采用與傳感器管芯106相同材料(硅)構成的應力隔離構件110，應力隔離構件110和傳感器管芯106能實現基本相同的熱膨脹系數。因此，當應力隔離構件110和/或傳感器管芯106經歷熱膨脹時，應力隔離構件110和傳感器管芯106以相同速率膨脹從而降低由于熱膨脹而施加到形成在傳感器管芯106上的壓敏電阻器的應力。在例子中，應力隔離構件110和傳感器管芯106的結晶定向對齊以便于進一步匹配熱膨脹系數。
[0021 ] 傳感器管芯106采用低溫擴散工藝結合到應力隔離構件110。在這樣的工藝中，硅表面的表面活性化允許低溫的硅到硅、表面到表面的結合。這樣的低溫結合可以在600攝氏度或低于600攝氏度，在特定例子中是在大約400-450攝氏度。
[0022]在例子中，應力隔離構件110具有總體為長方體的形狀，具有從其延伸穿過的孔108。在這樣例子的一個實現中，孔108縱向延伸穿過長方體形狀的長度維度。在例子中，長方體形狀的長度維度在長度上大約為0.156英寸，其基本上比傳感器管芯106的厚度要長。
[0023]在某些實施例中，傳感器管芯106的第二側107暴露于孔108中的壓力介質并且傳感器管芯106的相對側暴露于參考腔121。該參考腔121是具有已知壓力的密封環境。在例子中，參考腔121保持為真空。殼體104能密封從而維持參考腔121內的壓力。傳感器管芯106第一側105上的感測電路能電耦合到殼體104上的組件和/或連接或與殼體104相關聯的其他電子器件。相應地，來自傳感器管芯106上壓敏電阻器的信號通過結合到參考腔121內傳感器管芯106的第一表面105的導線進行發送，其中所述導線直接從傳感器管芯106延伸到諸如前端電路的其他電子器件。前端電路包括這樣的電子器件，其部分地用于控制至傳感器管芯106上的電子元件的輸入。例如，前端電路包括模數轉換器、數模轉換器、多芯片模塊等等。在至少一個實現中，前端電路執行諸如以下的功能:壓力輸出表征、輸出信號調節等等。
[0024]在某些實施例中，前端電路電連接到采用密封焊接而焊接到殼體104的電連接器。該電連接器從殼體104延伸并且連接到外部系統。該電連接器能被螺紋連接從而有助于將壓力感測裝置100集成到較大的系統中。因此，通過電連接器，外部系統能夠從傳感器管芯106上的壓敏電阻器獲取壓力測量。
[0025]在例子中，吸收劑(getter)可放置在參考腔121內。吸收劑可按照本領域技術人員已知的方法被激活。吸收劑可吸收結合后存在于參考腔121中的任何殘余氣體分子，并吸收結合后從參考腔121內的元件脫氣的分子。
[0026]在至少一個實現中，當傳感器管芯106安裝到應力隔離構件110上時，應力隔離構件110安裝到支撐件122。在某些示例性實現中，支撐件122由陶瓷構成，例如氧化鋁塊、或具有與硅類似的熱膨脹系數的其他可銅焊(brazeable)材料。應力隔離構件110能采用銅焊116安裝到支撐件122。支撐件122包括孔112，應力隔離構件110安裝在該孔112內。孔112具有與應力隔離構件110外橫截面對應的橫截面和大小,使得應力隔離構件110能插入其中。在圖1和圖2所示的例子中，孔112和應力隔離構件110的外橫截面為矩形。因此，應力隔離構件110的外表面例如采用銅焊116附著到支撐件122的內表面。支撐件122附著到殼體104來提供傳感器管芯106和應力隔離構件110組件以及殼體104之間的機械耦合。支撐件122的外表面的部分能安裝到殼體104。在例子中，支撐件122通過銅焊118結合到殼體104。可替代地，應力隔離構件110和基底122通過焊接點結合到殼體。
[0027]當應力隔離構件110由硅制造時，并且當硅材料與壓力介質中的空氣相互作用時，吸濕的二氧化硅層形成。二氧化硅能從空氣中吸收濕氣并且能引起應力隔離構件210的改變形狀。應力隔離構件110可以這樣的方式膨脹，即傳感器管芯106上的壓敏電阻器開始應變，從而引起壓敏電阻器產生的測量的偏置。在某些實施例中，應力隔離構件110受到原子層沉積(ALD)涂層126保護而免受濕氣影響，原子層沉積(ALD)涂層126防止壓力介質中的濕氣與應力隔離構件110接觸。例如，ALD涂層126包括沉積在應力隔離構件110和基底122的表面上的金屬氧化物涂層，這些表面暴露于壓力介質。在至少一個實施例中，涂層226是金屬氧化物，例如鋁或鈦的氧化物。特別地，這些表面包括孔108的內表面。也可包括其他表面，例如應力隔離構件110的端面114。在一個示例性實現中，在應力隔離構件110和基底122安裝在殼體104內之前施加ALD涂層126。可替代地，在應力隔離構件110和基底122安裝在殼體104內之后施加ALD涂層126。在一些例子中，ALD涂層126能放置在傳感器管芯106的第二表面107的部分上，所述部分在應力隔離構件110的孔108內暴露。此外，在某些例子中，ALD涂層放置在支撐件122的表面，該表面暴露于壓力介質。
[0028]有利地，傳感器管芯106的SOI幾何形狀能通過ALD涂層提供針對任何泄露路徑的二次隔離。SOI幾何形狀還能允許壓力傳感器在125攝氏度之上的溫度操作，在125攝氏度的情況下，反偏壓二極管漏電流可能成為問題。
[0029]圖3是用于制備壓力傳感器100的方法300的一個示例性實施例的流程圖。有利地，由于傳感器管芯106和應力隔離構件110由娃構成,傳感器管芯106和應力隔離構件110能以晶片級制備和結合在一起，其中多個傳感器管芯106和應力隔離構件110被同時制備。
[0030]可以通過在絕緣體上硅(SOI)晶片的絕緣層中制備多組壓敏電阻器的制備而形成傳感器管芯106(302)。SOI晶片對應于多個傳感器管芯106的基底,而絕緣層對應于傳感器管芯106的第一側105。SOI晶片的絕緣層能以任何合適的方式形成，例如通過硅基底上的外延生長。在這樣的例子中，絕緣層生長得足夠厚從而用于形成壓敏電阻器。每組壓敏電阻器對應于單個傳感器管芯106的感測電路的壓敏電阻器。多組壓敏電阻器可采用任何合適的晶片級計劃布置在SOI晶片上。為了制備壓敏電阻器，絕緣層被適當摻雜并且被蝕刻以形成壓敏電阻器結構。還執行蝕刻來形成用于每個感測電路的腔，所述腔供膜片使用。一旦形成壓敏電阻器和腔，SOI晶片的擴散表面被磨平。在例子中，此時不應用金屬化路徑和襯墊。
[0031]多個通孔(孔108)能被蝕刻在第二硅晶片中以形成多個應力隔離構件110 (304)。每個孔108能一直延伸通過硅晶片并且能對應于延伸通過應力隔離構件110的孔108。孔108能以這樣的方式布置在硅晶片上，即對應于SOI晶片上多組壓敏電阻器的布置，并且在特定例子中，是對應于用于每個感測電路的膜片的腔的位置，使得每個孔108與一組壓敏電阻器匹配，并且特別地，與膜片匹配。可以選擇硅晶片為與SOI晶片具有相同結晶定向的曰曰曰/T ο
[0032]一旦壓敏電阻器制備在SOI晶片中并且通孔蝕刻在硅晶片中，SOI晶片和硅晶片能結合在一起(306)。硅晶片結合到SOI晶片的與絕緣層相反的側；與絕緣層相反的該側對應于傳感器管芯106的第二側107。將SOI晶片結合到硅晶片包括將硅晶片中的孔108與多組壓敏電阻器和/或膜片的腔對齊。例如，每個孔108能與膜片的腔對齊和/或與一組壓敏電阻器對齊。由于硅晶片結合到SOI晶片的與絕緣層相反的側，該孔108在布置于接近該第二側107的同時與壓敏電阻器和/或腔對齊。在該對齊中該硅晶片隨后結合到SOI晶片。也就是說，孔108與壓敏電阻器和/或腔的相反側對齊。在例子中，硅晶片也結合到SOI晶片使得娃晶片的結晶定向與SOI晶片的結晶定向對齊，如上所述。該娃晶片和SOI晶片能采用低溫擴散工藝使用低溫結合在一起。在這樣的工藝中，SOI晶片的與絕緣層相反的側的表面激活以及硅晶片的表面的表面激活允許低溫的硅到硅、表面到表面的結合。這樣的低溫結合能在600攝氏度或600攝氏度以下并且在特定例子中，是在400或450攝氏度附近。
[0033]金屬跡線或導線結合襯墊隨后制備在組合的SOI晶片和硅晶片的絕緣層上(308)。金屬跡線能實現每組壓敏電阻器中到彼此以及到導線結合襯墊的適當連接。
[0034]組合的SOI晶片和硅晶片隨后被分割(singulate)(例如，鋸開)以形成多個分立的壓力傳感器基元(310)，每個壓力傳感器基元包括結合到應力隔離構件110 (對應的硅晶片的分割部分)的傳感器管芯106 (SOI晶片的分割部分)。
[0035]壓力傳感器基元隨后安裝到支撐件122，支撐件122在其中具有孔112(312)。在例子中，壓力傳感器基元通過將應力隔離構件110的外表面銅焊到支撐件122的孔112的內表面而安裝到支撐件122。該銅焊116是真空密封的。在例子中，傳感器管芯106安裝到應力隔離構件110的第一端而支撐件122安裝接近應力隔離構件110的第二端114，其中第二端114與第一端相反。
[0036]安裝到支撐件122的壓力傳感器基元隨后安裝在殼體104內(314)。例如，壓力傳感器基元和支撐件122放置在殼體104內，殼體104具有輸入端口 102，從而使得進入輸入端口 102的壓力介質能夠進入應力隔離構件110上的孔108的開口。在至少一個示例性實施例中，壓力傳感器基元與支撐件122能通過采用銅焊118將支撐件122附著到殼體104而安裝到殼體104中。該銅焊118是真空密封的。
[0037]傳感器管芯106上的感測電路能電連接到殼體104上的組件，例如前端電路(316)。例如，傳感器管芯106上的襯墊能絲焊到組件以將傳感器管芯106上的感測電路電連接到絲焊。
[0038]殼體104中的參考腔121周圍的區域隨后被密封以形成參考腔121(318)。最終，壓力傳感器調節為移除傳感器測量隨時間漂移的趨勢(320)。
[0039]示例實施例
[0040]例子I包括壓力傳感器，壓力傳感器包括:殼體，殼體包括輸入端口，輸入端口配置為當殼體放置在包含介質的環境中時允許介質進入殼體內部；安裝在殼體內的支撐件，該支撐件限定了延伸穿過其中的第一孔；安裝在支撐件的第一孔內的應力隔離構件，應力隔離構件限定了延伸穿過其中的第二孔，其中應力隔離構件由硅構成；結合到應力隔離構件的傳感器管芯，傳感器管芯包括:硅基底，硅基底在硅基底的第一側上具有絕緣層；以及布置在第一側上的絕緣層中的感測電路，其中硅基底的第二側暴露于應力隔離構件的第二孔并且第二側與第一側相反。
[0041]例子2包括例子I的壓力傳感器，其中應力隔離構件包括延伸遠離硅基底的第二側的基座，其中第二孔縱向延伸穿過基座，傳感器管芯安裝到基座的第一端，其中支撐件安裝接近基座的第二端，第二端與第一端相反。
[0042]例子3包括例子I或2任一的壓力傳感器，其中支撐件由陶瓷制備，所述陶瓷具有與硅類似的熱膨脹系數。
[0043]例子4包括例子1-3任一的壓力傳感器，進一步包括原子層沉積涂層，其覆蓋了暴露于介質的應力隔離構件的內表面以及硅基底的第二側。
[0044]例子5包括例子4的壓力傳感器，其中原子層沉積涂層覆蓋了支撐件的一部分。
[0045]例子6包括例子4或5任一的壓力傳感器，其中原子層沉積包括金屬氧化物。
[0046]例子7包括例子1-6任一的壓力傳感器，其中殼體限定了真空參考腔，并且感測管芯的第一側暴露于真空參考腔。
[0047]例子8包括例子1-7任一的壓力傳感器，其中支撐件和應力隔離構件采用銅焊安裝在一起。
[0048]例子9包括例子1-8任一的壓力傳感器，其中應力隔離構件的結晶定向與傳感器管芯的結晶定向基本對齊。
[0049]例子10包括用于制備壓力傳感器的方法，該方法包括:將多組壓敏電阻器制備在第一硅晶片的絕緣層中，其中每組壓敏電阻器對應于傳感器管芯的感測電路；在第二硅晶片中蝕刻多個通孔，其中每個通孔對應于應力隔離構件的第一孔；采用低溫擴散工藝將第二硅晶片結合到第一硅晶片的與絕緣層相反的側，其中結合包括將第二硅晶片與第一硅晶片對齊從而使得每個通孔與一組壓敏電阻器相反；將第一和第二硅晶片分割以形成多個分立的壓力傳感器基元，每個壓力傳感器基元包括:由包括一組壓敏電阻器的第一硅晶片的一部分構成的傳感器管芯；以及由第二娃晶片的一部分構成的應力隔離構件，應力隔離構件包括孔；提供多個支撐件，每個支撐件限定了具有基本匹配于應力隔離構件的外橫截面的橫截面的第二孔；將每個壓力傳感器基元安裝到支撐件從而使得每個應力隔離構件的外表面的一部分附著到對應的支撐件的第二孔的內表面。
[0050]例子11包括例子10的方法，包括:采用金屬氧化物的原子層沉積來涂覆將要暴露于介質的應力隔離構件和傳感器管芯的表面。
[0051]例子12包括例子10或11任一的方法，包括:在將第二硅晶片結合到第一硅晶片之后，將金屬跡線和導線結合襯墊制備在具有絕緣層的第一硅晶片的側上以形成感測電路。
[0052]例子13包括例子12的方法，包括:將具有安裝到其的支撐件的每個壓力傳感器裝置附著到殼體；將殼體密封使得具有感測電路的傳感器管芯的側處于具有已知壓力的環境中并且與應力隔離構件的第二孔密封隔離。
[0053]例子14包括例子13的方法，其中將具有支撐件的每個壓力傳感器基元附著到殼體包括以下之一:將每個支撐件銅焊或焊接到對應的殼體。
[0054]例子15包括例子12-14任一的方法，其中結合包括在低于600攝氏度處結合。
[0055]例子16包括例子12-15任一的方法，其中將第二硅晶片結合到第一硅晶片的側包括將第二硅晶片的結晶定向與第一硅晶片的結晶定向對齊。
[0056]例子17包括例子12-16任一的方法，其中將每個壓力傳感器基元安裝到支撐件包括將壓力傳感器裝置銅焊到支撐件。
[0057]例子18包括例子12-17任一的方法，其中制備多組壓敏電阻器包括:摻雜傳感器管芯的絕緣層；蝕刻絕緣層以形成多組壓敏電阻器；以及磨平擴散表面。
[0058]例子19包括壓力傳感器，壓力傳感器包括:殼體，殼體包括輸入端口，輸入端口配置為當殼體放置于包含介質的環境中時允許介質進入殼體內部；安裝在殼體內的支撐件，支撐件限定了延伸穿過其中的第一孔，其中支撐件由陶瓷制備而成，所述陶瓷具有與硅類似的熱膨脹系數；安裝在支撐件的第一孔內的應力隔離構件，應力隔離構件限定了延伸穿過其中的第二孔，其中應力隔離構件由硅構成；采用低溫擴散工藝結合到應力隔離構件的傳感器管芯，傳感器管芯包括:硅基底，硅基底在硅基底的第一側上具有絕緣層，其中應力隔離構件的結晶定向與傳感器管芯的硅基底的結晶定向基本對齊；以及布置在第一側上的絕緣層中的感測電路，其中硅基底的第二側暴露于應力隔離構件的第二孔并且第二側與第一側相反；以及金屬氧化物原子層沉積涂層，其覆蓋了應力隔離構件的內表面、硅基底的第二側以及支撐件的一部分。
[0059]例子20包括例子19的壓力傳感器，其中應力隔離構件延伸遠離硅基底的第二側，其中第二孔縱向延伸穿過應力隔離構件，傳感器管芯安裝到應力隔離構件的第一端，其中支撐件安裝接近應力隔離構件的第二端，第二端與第一端相反。
[0060]本申請中采用的相對位置的術語是基于平行于晶片或基底的工作表面或傳統平面的平面而定義的，無需考慮晶片或基底的定向。本申請中使用的術語“水平”或“橫向”定義為平行于晶片或基底的工作表面或傳統平面的平面，無需考慮晶片或基底的定向。術語“垂直”指的是垂直于水平的方向。例如“上”、“側”(如“側壁”中)、“較高”、“較低”、“之上”、“頂部”以及“之下”的術語是相對于在晶片或基底的頂部表面上的工作表面或傳統平面而定義的，無需考慮晶片或基底的定向。
【權利要求】
1.一種壓力傳感器，包括: 殼體，殼體包括輸入端口，輸入端口配置為當殼體放置在包含介質的環境中時允許介質進入殼體內部； 安裝在殼體內的支撐件，支撐件限定了延伸穿過其中的第一孔； 安裝在支撐件的第一孔內的應力隔離構件，應力隔離構件限定了延伸穿過其中的第二孔，其中應力隔離構件由硅構成； 結合到應力隔離構件的傳感器管芯，傳感器管芯包括: 硅基底，硅基底在硅基底的第一側上具有絕緣層；以及 布置在第一側上的絕緣層中的感測電路，其中硅基底的第二側暴露于應力隔離構件的第二孔并且第二側與第一側相反； 其中應力隔離構件包括延伸遠離硅基底的第二側的基座，其中第二孔縱向延伸穿過基座，傳感器管芯安裝到基座的第一端，其中支撐件安裝接近基座的第二端，第二端與第一端相反。
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其中應力隔離構件的結晶定向與傳感器管芯的結晶定向基本對齊。
3.一種用于制備壓力傳感器的方法，所述方法包括: 將多組壓敏電阻器制備在第一硅晶片的絕緣層中，其中每組壓敏電阻器對應于傳感器管芯的感測電路； 在第二硅晶片中蝕刻多個通孔，其中每個通孔對應于應力隔離構件的第一孔； 采用低于600攝氏度的低溫擴散工藝將第二硅晶片結合到第一硅晶片的與絕緣層相反的側，其中結合包括將第二硅晶片與第一硅晶片對齊從而使得每個通孔與一組壓敏電阻器相反； 將第一和第二硅晶片分割以形成多個分立的壓力傳感器基元，每個壓力傳感器基元包括: 由包括一組壓敏電阻器的第一娃晶片的一部分構成的傳感器管芯；以及 由第二硅晶片的一部分構成的應力隔離構件，應力隔離構件包括孔； 提供多個支撐件，每個支撐件限定了具有基本匹配于應力隔離構件的外橫截面的橫截面的第二孔； 將每個壓力傳感器基元安裝到支撐件從而使得每個應力隔離構件的外表面的一部分附著到對應的支撐件的第二孔的內表面，其中將每個壓力傳感器基元安裝到支撐件包括將壓力傳感器裝置銅焊到支撐件；以及 將具有安裝到其的支撐件的每個壓力傳感器裝置附著到殼體； 采用金屬氧化物的原子層沉積來涂覆將要暴露于介質的應力隔離構件和傳感器管芯的表面；以及 將殼體密封使得具有感測電路的傳感器管芯的側處于具有已知壓力的環境中并且與應力隔離構件的第二孔密封隔離。
【文檔編號】G01L1/18GK104236767SQ201410365904
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2013年6月19日
【發明者】G·C·布朗, C·拉恩 申請人:霍尼韋爾國際公司