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具有硅应力隔离构件的集成soi压力传感器的制造方法
【专利摘要】公开了具有硅应力隔离构件的集成SOI压力传感器。在一个实施例中提供了压力传感器。该压力传感器包括壳体，壳体具有输入端口，输入端口配置为允许介质进入壳体。将支撑件安装在壳体内，支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔。将应力隔离构件安装在支撑件的第一孔内，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成。传感器管芯结合到应力隔离构件。传感器管芯包括：硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反。
【专利说明】具有硅应力隔离构件的集成SOI压力传感器

【背景技术】
[0001]硅压力传感器提供了多种优点，包括小尺寸、良好的质量以及稳定的性能。此外，由于多个相同的传感器可以同时在单个晶片上制备，因此硅压力传感器对于制造而言也是成本有效的。在压力传感器的至少一个例子中，压敏电阻器在硅膜片上制备，使得当膜片对压力介质所施加的压力做出反应时压敏电阻器感测膜片中的应变。甚至当压力介质是洁净的干燥空气时，硅感测管芯也需要与环境的某种形式的隔离。对于绝对式传感器，这是通过形成的正常Si02层来提供的。洁净的干燥空气包含为仅仅接触膜片的不包含金属迹线和衬垫的侧。该表面仅暴露于参考真空。对于其中压力介质受限为空气的精确应用，硅膜片能安装在应力隔离构件上。
[0002]在一个实施例中，应力隔离构件是硼硅酸玻璃管。硼硅酸玻璃管表面本质上是吸湿的，并且随着时间从压力介质中吸收H20。水含量的该变化轻微改变管的几何形状，这会引起感测元件漂移。除了由于硅和硼硅酸玻璃的膨胀系数不同以及由于在制备过程中产生的应力而导致的长期漂移，压力传感器需要广泛的调节来移除早期的漂移分量。最终，在压敏电阻器和传感器的壳体或外部电连接之间可能出现不想要的漏电流。通常依靠自然形成的二氧化硅薄涂层来提供电隔离。该膜还可以吸收水，水也可能产生传感器漂移。


【发明内容】

[0003]在一个实施例中提供了压力传感器。该压力传感器包括壳体，壳体包括输入端口，输入端口配置为当壳体放置在包含介质的环境中时允许介质进入壳体内部。将支撑件安装在壳体内，支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔。将应力隔离构件安装在支撑件的第一孔内，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成。传感器管芯结合到应力隔离构件。传感器管芯包括:硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反。

【专利附图】

【附图说明】
[0004]应该理解的是，附图仅仅描绘了示例性实施例并且因此不应认为是对范围的限定，将通过附图的使用来以附加的特定性和细节来描述示例性实施例，其中:
[0005]图1是图示根据本公开中描述的实施例的具有集成的绝缘体上硅(SOI)传感器和硅应力隔离构件的压力感测装置的横截面视图的图；
[0006]图2是图示根据本公开中描述的实施例的传感器管芯、应力隔离构件以及图1的压力感测装置的支撑件的透视图的图；以及
[0007]图3是图示根据本公开中描述的实施例的用于制备图1的压力感测装置的方法的流程图。
[0008]按照惯例，各种已描述的特征不是按照比例绘制的，而是绘制为强调与示例性实施例有关的特定特征。

【具体实施方式】
[0009]在下面详细描述中，对于形成其一部分的附图作出了参考，并且其中通过说明的方式示出了特定的说明性实施例。然而，应该理解的是，可以利用其他实施例，并且可以做出逻辑的、机械的以及电气的改变。此外，附图和说明书中给出的方法不应解释为限制可以执行单独步骤的顺序。因此，下面的详细描述不应考虑为是限制意义的。
[0010]在至少一个实施例中，用作膜片的传感器管芯可安装在应力隔离构件(基座)上，应力隔离构件限定了延伸穿过应力隔离构件的第一孔，从而使得压力介质能通过该孔并且在膜片上施加压力。传感器管芯可由绝缘基底上的硅构成，并且应力隔离构件可由硅构成，使得传感器管芯和应力隔离构件能具有基本相等的热膨胀系数。这还可以使得能在晶片级上制备传感器管芯和应力隔离构件。
[0011]在进一步实施例中，传感器管芯和应力隔离构件能安装在支撑件的第二孔内，其中该第二孔延伸穿过该支撑件。该支撑件能安装到压力传感器的壳体并且能为传感器管芯提供电连接和压力端口。
[0012]在再进一步实施例中，由于压力传感器装置的吸湿材料引起的湿气吸收通过以下方式来避免:通过原子层沉积来涂覆暴露于压力介质的此类材料的表面。为了防止支撑件、应力隔离构件以及传感器管芯的表面吸收压力介质中的湿气，暴露于压力介质的这些表面的一些或全部能通过原子层沉积过程被涂覆保护层。
[0013]现在参照图1和图2来描述压力感测装置100的例子。图1是压力感测装置100的横截面视图而图2是压力感测装置100的部分的分解透视图。压力感测装置100能够测量某介质中的压力。例如，通过压力感测装置100感测的压力介质可包括空气或液体。为了感测压力介质的压力，压力感测装置100包括输入端口 102，其中输入端口 102允许压力介质进入壳体104。壳体104保护压力感测装置100不受环境影响，环境影响可能损坏压力感测装置100或影响压力感测装置100的性能。
[0014]为了感测壳体104内部的压力介质的压力，压力感测装置100包括传感器管芯106。在至少一个实现中，传感器管芯106为压敏电阻式硅压力感测管芯，其中压敏电阻器形成在传感器管芯106的第一侧105上，对传感器管芯106内的应变进行响应。传感器管芯106包括具有传感器电路的硅膜片，例如形成在膜片上的压敏电阻器。压敏电阻器根据膜片的移动而改变电阻。
[0015]在实施例中，传感器管芯106包括绝缘体上硅(SOI)基底，基底具有在其上制备的感测电路。特别地，传感器管芯106由硅基底构成，硅基底在其第一侧105上具有绝缘层。绝缘层能以任何合适的方式，例如通过外延生长，形成在硅基底上。感测电路制备在硅基底的第一侧105上的绝缘层内。相应地，绝缘层具有的厚度足以使得能够在其内制备压敏电阻器。传感器管芯106还具有第二侧107，该第二侧107与第一侧105相反。在制备传感器管芯106之后，一旦暴露于空气或其他介质，第二侧107就可自然形成薄二氧化硅层。
[0016]对壳体104的应力可影响压力感测装置100的位于壳体104内的组件。尽管壳体内的某些组件受应力影响最小，然而位于传感器管芯106上的压敏电阻器上的由壳体104上的应力引起的应变可能不利地影响压力感测装置100做出的压力测量的精度。例如，壳体104上的应变能以与通过压力介质施加到传感器管芯106的膜片的应变类似的方式使传感器管芯106应变，这会导致从传感器管芯106得到的压力测量的偏置。在某些实现中，为了将传感器管芯106与壳体104或感测装置100内的其他组件上的应力隔离，传感器管芯106安装在应力隔离构件110上。该应力隔离构件110将传感器管芯106与施加到壳体104上或由壳体104内的其他组件引起的应变隔离。
[0017]在特定实施例中，应力隔离构件110由硅构成。特别地，应力隔离构件110由具有限定在其内的孔108的硅基底构成。孔108 —直延伸通过硅基底。应力隔离构件110安装到传感器管芯106的第二侧107，使得孔108在一端从传感器管芯106的第二侧107延伸并对第二侧107开口并且在另一端对压力介质开口。应力隔离构件110也称作基座。应力隔离构件110从传感器管芯106的第二侧107延伸离开。在例子中，传感器管芯106安装到应力隔离构件110的第一端而支撑件122安装到接近应力隔离构件110的第二端114，其中第二端114与第一端相反。
[0018]在至少一个实施例中，为了将传感器管芯106暴露于压力介质，压力介质通过输入端口 102进入壳体104并且随后穿过应力隔离构件110中的孔108。孔108内的压力介质施加抵靠传感器管芯106的力，当传感器管芯106中的膜片根据压力介质施加的压力移动时该力引起压敏电阻器应变。压敏电阻器上的应变改变了压敏电阻器中压敏电阻器的电阻。当已知的电流通过压敏电阻器时，由于压敏电阻器的电阻导致的电压降可用于确定压力介质抵靠传感器管芯106的膜片的压力。在至少一个实施例中，压敏电阻器包括压力感测元件和温度感测元件二者。
[0019]还如图2所示，在某些实施例中，当以接近观察者的传感器管芯106和延伸离开观察者的应力隔离构件110来观察时，传感器管芯106和应力隔离构件110具有基本相同的横截面尺寸。在这样的实施例中，传感器管芯106和应力隔离构件110的横截面大小由传感器管芯106而不是应力隔离构件110限定。因此，整个横截面可保持很小。在例子中，传感器管芯106和应力隔离构件110 二者都具有矩形(例如方形)横截面。
[0020]有利地，采用与传感器管芯106相同材料(硅)构成的应力隔离构件110，应力隔离构件110和传感器管芯106能实现基本相同的热膨胀系数。因此，当应力隔离构件110和/或传感器管芯106经历热膨胀时，应力隔离构件110和传感器管芯106以相同速率膨胀从而降低由于热膨胀而施加到形成在传感器管芯106上的压敏电阻器的应力。在例子中，应力隔离构件110和传感器管芯106的结晶定向对齐以便于进一步匹配热膨胀系数。
[0021 ] 传感器管芯106采用低温扩散工艺结合到应力隔离构件110。在这样的工艺中，硅表面的表面活性化允许低温的硅到硅、表面到表面的结合。这样的低温结合可以在600摄氏度或低于600摄氏度，在特定例子中是在大约400-450摄氏度。
[0022]在例子中，应力隔离构件110具有总体为长方体的形状，具有从其延伸穿过的孔108。在这样例子的一个实现中，孔108纵向延伸穿过长方体形状的长度维度。在例子中，长方体形状的长度维度在长度上大约为0.156英寸，其基本上比传感器管芯106的厚度要长。
[0023]在某些实施例中，传感器管芯106的第二侧107暴露于孔108中的压力介质并且传感器管芯106的相对侧暴露于参考腔121。该参考腔121是具有已知压力的密封环境。在例子中，参考腔121保持为真空。壳体104能密封从而维持参考腔121内的压力。传感器管芯106第一侧105上的感测电路能电耦合到壳体104上的组件和/或连接或与壳体104相关联的其他电子器件。相应地，来自传感器管芯106上压敏电阻器的信号通过结合到参考腔121内传感器管芯106的第一表面105的导线进行发送，其中所述导线直接从传感器管芯106延伸到诸如前端电路的其他电子器件。前端电路包括这样的电子器件，其部分地用于控制至传感器管芯106上的电子元件的输入。例如，前端电路包括模数转换器、数模转换器、多芯片模块等等。在至少一个实现中，前端电路执行诸如以下的功能:压力输出表征、输出信号调节等等。
[0024]在某些实施例中，前端电路电连接到采用密封焊接而焊接到壳体104的电连接器。该电连接器从壳体104延伸并且连接到外部系统。该电连接器能被螺纹连接从而有助于将压力感测装置100集成到较大的系统中。因此，通过电连接器，外部系统能够从传感器管芯106上的压敏电阻器获取压力测量。
[0025]在例子中，吸收剂(getter)可放置在参考腔121内。吸收剂可按照本领域技术人员已知的方法被激活。吸收剂可吸收结合后存在于参考腔121中的任何残余气体分子，并吸收结合后从参考腔121内的元件脱气的分子。
[0026]在至少一个实现中，当传感器管芯106安装到应力隔离构件110上时，应力隔离构件110安装到支撑件122。在某些示例性实现中，支撑件122由陶瓷构成，例如氧化铝块、或具有与硅类似的热膨胀系数的其他可铜焊(brazeable)材料。应力隔离构件110能采用铜焊116安装到支撑件122。支撑件122包括孔112，应力隔离构件110安装在该孔112内。孔112具有与应力隔离构件110外横截面对应的横截面和大小,使得应力隔离构件110能插入其中。在图1和图2所示的例子中，孔112和应力隔离构件110的外横截面为矩形。因此，应力隔离构件110的外表面例如采用铜焊116附着到支撑件122的内表面。支撑件122附着到壳体104来提供传感器管芯106和应力隔离构件110组件以及壳体104之间的机械耦合。支撑件122的外表面的部分能安装到壳体104。在例子中，支撑件122通过铜焊118结合到壳体104。可替代地，应力隔离构件110和基底122通过焊接点结合到壳体。
[0027]当应力隔离构件110由硅制造时，并且当硅材料与压力介质中的空气相互作用时，吸湿的二氧化硅层形成。二氧化硅能从空气中吸收湿气并且能引起应力隔离构件210的改变形状。应力隔离构件110可以这样的方式膨胀，即传感器管芯106上的压敏电阻器开始应变，从而引起压敏电阻器产生的测量的偏置。在某些实施例中，应力隔离构件110受到原子层沉积(ALD)涂层126保护而免受湿气影响，原子层沉积(ALD)涂层126防止压力介质中的湿气与应力隔离构件110接触。例如，ALD涂层126包括沉积在应力隔离构件110和基底122的表面上的金属氧化物涂层，这些表面暴露于压力介质。在至少一个实施例中，涂层226是金属氧化物，例如铝或钛的氧化物。特别地，这些表面包括孔108的内表面。也可包括其他表面，例如应力隔离构件110的端面114。在一个示例性实现中，在应力隔离构件110和基底122安装在壳体104内之前施加ALD涂层126。可替代地，在应力隔离构件110和基底122安装在壳体104内之后施加ALD涂层126。在一些例子中，ALD涂层126能放置在传感器管芯106的第二表面107的部分上，所述部分在应力隔离构件110的孔108内暴露。此外，在某些例子中，ALD涂层放置在支撑件122的表面，该表面暴露于压力介质。
[0028]有利地，传感器管芯106的SOI几何形状能通过ALD涂层提供针对任何泄露路径的二次隔离。SOI几何形状还能允许压力传感器在125摄氏度之上的温度操作，在125摄氏度的情况下，反偏压二极管漏电流可能成为问题。
[0029]图3是用于制备压力传感器100的方法300的一个示例性实施例的流程图。有利地，由于传感器管芯106和应力隔离构件110由娃构成,传感器管芯106和应力隔离构件110能以晶片级制备和结合在一起，其中多个传感器管芯106和应力隔离构件110被同时制备。
[0030]可以通过在绝缘体上硅(SOI)晶片的绝缘层中制备多组压敏电阻器的制备而形成传感器管芯106(302)。SOI晶片对应于多个传感器管芯106的基底,而绝缘层对应于传感器管芯106的第一侧105。SOI晶片的绝缘层能以任何合适的方式形成，例如通过硅基底上的外延生长。在这样的例子中，绝缘层生长得足够厚从而用于形成压敏电阻器。每组压敏电阻器对应于单个传感器管芯106的感测电路的压敏电阻器。多组压敏电阻器可采用任何合适的晶片级计划布置在SOI晶片上。为了制备压敏电阻器，绝缘层被适当掺杂并且被蚀刻以形成压敏电阻器结构。还执行蚀刻来形成用于每个感测电路的腔，所述腔供膜片使用。一旦形成压敏电阻器和腔，SOI晶片的扩散表面被磨平。在例子中，此时不应用金属化路径和衬垫。
[0031]多个通孔(孔108)能被蚀刻在第二硅晶片中以形成多个应力隔离构件110 (304)。每个孔108能一直延伸通过硅晶片并且能对应于延伸通过应力隔离构件110的孔108。孔108能以这样的方式布置在硅晶片上，即对应于SOI晶片上多组压敏电阻器的布置，并且在特定例子中，是对应于用于每个感测电路的膜片的腔的位置，使得每个孔108与一组压敏电阻器匹配，并且特别地，与膜片匹配。可以选择硅晶片为与SOI晶片具有相同结晶定向的曰曰曰/T ο
[0032]一旦压敏电阻器制备在SOI晶片中并且通孔蚀刻在硅晶片中，SOI晶片和硅晶片能结合在一起(306)。硅晶片结合到SOI晶片的与绝缘层相反的侧；与绝缘层相反的该侧对应于传感器管芯106的第二侧107。将SOI晶片结合到硅晶片包括将硅晶片中的孔108与多组压敏电阻器和/或膜片的腔对齐。例如，每个孔108能与膜片的腔对齐和/或与一组压敏电阻器对齐。由于硅晶片结合到SOI晶片的与绝缘层相反的侧，该孔108在布置于接近该第二侧107的同时与压敏电阻器和/或腔对齐。在该对齐中该硅晶片随后结合到SOI晶片。也就是说，孔108与压敏电阻器和/或腔的相反侧对齐。在例子中，硅晶片也结合到SOI晶片使得娃晶片的结晶定向与SOI晶片的结晶定向对齐，如上所述。该娃晶片和SOI晶片能采用低温扩散工艺使用低温结合在一起。在这样的工艺中，SOI晶片的与绝缘层相反的侧的表面激活以及硅晶片的表面的表面激活允许低温的硅到硅、表面到表面的结合。这样的低温结合能在600摄氏度或600摄氏度以下并且在特定例子中，是在400或450摄氏度附近。
[0033]金属迹线或导线结合衬垫随后制备在组合的SOI晶片和硅晶片的绝缘层上(308)。金属迹线能实现每组压敏电阻器中到彼此以及到导线结合衬垫的适当连接。
[0034]组合的SOI晶片和硅晶片随后被分割(singulate)(例如，锯开)以形成多个分立的压力传感器基元(310)，每个压力传感器基元包括结合到应力隔离构件110 (对应的硅晶片的分割部分)的传感器管芯106 (SOI晶片的分割部分)。
[0035]压力传感器基元随后安装到支撑件122，支撑件122在其中具有孔112(312)。在例子中，压力传感器基元通过将应力隔离构件110的外表面铜焊到支撑件122的孔112的内表面而安装到支撑件122。该铜焊116是真空密封的。在例子中，传感器管芯106安装到应力隔离构件110的第一端而支撑件122安装接近应力隔离构件110的第二端114，其中第二端114与第一端相反。
[0036]安装到支撑件122的压力传感器基元随后安装在壳体104内(314)。例如，压力传感器基元和支撑件122放置在壳体104内，壳体104具有输入端口 102，从而使得进入输入端口 102的压力介质能够进入应力隔离构件110上的孔108的开口。在至少一个示例性实施例中，压力传感器基元与支撑件122能通过采用铜焊118将支撑件122附着到壳体104而安装到壳体104中。该铜焊118是真空密封的。
[0037]传感器管芯106上的感测电路能电连接到壳体104上的组件，例如前端电路(316)。例如，传感器管芯106上的衬垫能丝焊到组件以将传感器管芯106上的感测电路电连接到丝焊。
[0038]壳体104中的参考腔121周围的区域随后被密封以形成参考腔121(318)。最终，压力传感器调节为移除传感器测量随时间漂移的趋势(320)。
[0039]示例实施例
[0040]例子I包括压力传感器，压力传感器包括:壳体，壳体包括输入端口，输入端口配置为当壳体放置在包含介质的环境中时允许介质进入壳体内部；安装在壳体内的支撑件，该支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔；安装在支撑件的第一孔内的应力隔离构件，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成；结合到应力隔离构件的传感器管芯，传感器管芯包括:硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反。
[0041]例子2包括例子I的压力传感器，其中应力隔离构件包括延伸远离硅基底的第二侧的基座，其中第二孔纵向延伸穿过基座，传感器管芯安装到基座的第一端，其中支撑件安装接近基座的第二端，第二端与第一端相反。
[0042]例子3包括例子I或2任一的压力传感器，其中支撑件由陶瓷制备，所述陶瓷具有与硅类似的热膨胀系数。
[0043]例子4包括例子1-3任一的压力传感器，进一步包括原子层沉积涂层，其覆盖了暴露于介质的应力隔离构件的内表面以及硅基底的第二侧。
[0044]例子5包括例子4的压力传感器，其中原子层沉积涂层覆盖了支撑件的一部分。
[0045]例子6包括例子4或5任一的压力传感器，其中原子层沉积包括金属氧化物。
[0046]例子7包括例子1-6任一的压力传感器，其中壳体限定了真空参考腔，并且感测管芯的第一侧暴露于真空参考腔。
[0047]例子8包括例子1-7任一的压力传感器，其中支撑件和应力隔离构件采用铜焊安装在一起。
[0048]例子9包括例子1-8任一的压力传感器，其中应力隔离构件的结晶定向与传感器管芯的结晶定向基本对齐。
[0049]例子10包括用于制备压力传感器的方法，该方法包括:将多组压敏电阻器制备在第一硅晶片的绝缘层中，其中每组压敏电阻器对应于传感器管芯的感测电路；在第二硅晶片中蚀刻多个通孔，其中每个通孔对应于应力隔离构件的第一孔；采用低温扩散工艺将第二硅晶片结合到第一硅晶片的与绝缘层相反的侧，其中结合包括将第二硅晶片与第一硅晶片对齐从而使得每个通孔与一组压敏电阻器相反；将第一和第二硅晶片分割以形成多个分立的压力传感器基元，每个压力传感器基元包括:由包括一组压敏电阻器的第一硅晶片的一部分构成的传感器管芯；以及由第二娃晶片的一部分构成的应力隔离构件，应力隔离构件包括孔；提供多个支撑件，每个支撑件限定了具有基本匹配于应力隔离构件的外横截面的横截面的第二孔；将每个压力传感器基元安装到支撑件从而使得每个应力隔离构件的外表面的一部分附着到对应的支撑件的第二孔的内表面。
[0050]例子11包括例子10的方法，包括:采用金属氧化物的原子层沉积来涂覆将要暴露于介质的应力隔离构件和传感器管芯的表面。
[0051]例子12包括例子10或11任一的方法，包括:在将第二硅晶片结合到第一硅晶片之后，将金属迹线和导线结合衬垫制备在具有绝缘层的第一硅晶片的侧上以形成感测电路。
[0052]例子13包括例子12的方法，包括:将具有安装到其的支撑件的每个压力传感器装置附着到壳体；将壳体密封使得具有感测电路的传感器管芯的侧处于具有已知压力的环境中并且与应力隔离构件的第二孔密封隔离。
[0053]例子14包括例子13的方法，其中将具有支撑件的每个压力传感器基元附着到壳体包括以下之一:将每个支撑件铜焊或焊接到对应的壳体。
[0054]例子15包括例子12-14任一的方法，其中结合包括在低于600摄氏度处结合。
[0055]例子16包括例子12-15任一的方法，其中将第二硅晶片结合到第一硅晶片的侧包括将第二硅晶片的结晶定向与第一硅晶片的结晶定向对齐。
[0056]例子17包括例子12-16任一的方法，其中将每个压力传感器基元安装到支撑件包括将压力传感器装置铜焊到支撑件。
[0057]例子18包括例子12-17任一的方法，其中制备多组压敏电阻器包括:掺杂传感器管芯的绝缘层；蚀刻绝缘层以形成多组压敏电阻器；以及磨平扩散表面。
[0058]例子19包括压力传感器，压力传感器包括:壳体，壳体包括输入端口，输入端口配置为当壳体放置于包含介质的环境中时允许介质进入壳体内部；安装在壳体内的支撑件，支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔，其中支撑件由陶瓷制备而成，所述陶瓷具有与硅类似的热膨胀系数；安装在支撑件的第一孔内的应力隔离构件，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成；采用低温扩散工艺结合到应力隔离构件的传感器管芯，传感器管芯包括:硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层，其中应力隔离构件的结晶定向与传感器管芯的硅基底的结晶定向基本对齐；以及布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反；以及金属氧化物原子层沉积涂层，其覆盖了应力隔离构件的内表面、硅基底的第二侧以及支撑件的一部分。
[0059]例子20包括例子19的压力传感器，其中应力隔离构件延伸远离硅基底的第二侧，其中第二孔纵向延伸穿过应力隔离构件，传感器管芯安装到应力隔离构件的第一端，其中支撑件安装接近应力隔离构件的第二端，第二端与第一端相反。
[0060]本申请中采用的相对位置的术语是基于平行于晶片或基底的工作表面或传统平面的平面而定义的，无需考虑晶片或基底的定向。本申请中使用的术语“水平”或“横向”定义为平行于晶片或基底的工作表面或传统平面的平面，无需考虑晶片或基底的定向。术语“垂直”指的是垂直于水平的方向。例如“上”、“侧”(如“侧壁”中)、“较高”、“较低”、“之上”、“顶部”以及“之下”的术语是相对于在晶片或基底的顶部表面上的工作表面或传统平面而定义的，无需考虑晶片或基底的定向。
【权利要求】
1.一种压力传感器，包括: 壳体，壳体包括输入端口，输入端口配置为当壳体放置在包含介质的环境中时允许介质进入壳体内部； 安装在壳体内的支撑件，支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔； 安装在支撑件的第一孔内的应力隔离构件，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成； 结合到应力隔离构件的传感器管芯，传感器管芯包括: 硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及 布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反； 其中应力隔离构件包括延伸远离硅基底的第二侧的基座，其中第二孔纵向延伸穿过基座，传感器管芯安装到基座的第一端，其中支撑件安装接近基座的第二端，第二端与第一端相反。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中应力隔离构件的结晶定向与传感器管芯的结晶定向基本对齐。
3.一种用于制备压力传感器的方法，所述方法包括: 将多组压敏电阻器制备在第一硅晶片的绝缘层中，其中每组压敏电阻器对应于传感器管芯的感测电路； 在第二硅晶片中蚀刻多个通孔，其中每个通孔对应于应力隔离构件的第一孔； 采用低于600摄氏度的低温扩散工艺将第二硅晶片结合到第一硅晶片的与绝缘层相反的侧，其中结合包括将第二硅晶片与第一硅晶片对齐从而使得每个通孔与一组压敏电阻器相反； 将第一和第二硅晶片分割以形成多个分立的压力传感器基元，每个压力传感器基元包括: 由包括一组压敏电阻器的第一娃晶片的一部分构成的传感器管芯；以及 由第二硅晶片的一部分构成的应力隔离构件，应力隔离构件包括孔； 提供多个支撑件，每个支撑件限定了具有基本匹配于应力隔离构件的外横截面的横截面的第二孔； 将每个压力传感器基元安装到支撑件从而使得每个应力隔离构件的外表面的一部分附着到对应的支撑件的第二孔的内表面，其中将每个压力传感器基元安装到支撑件包括将压力传感器装置铜焊到支撑件；以及 将具有安装到其的支撑件的每个压力传感器装置附着到壳体； 采用金属氧化物的原子层沉积来涂覆将要暴露于介质的应力隔离构件和传感器管芯的表面；以及 将壳体密封使得具有感测电路的传感器管芯的侧处于具有已知压力的环境中并且与应力隔离构件的第二孔密封隔离。
【文档编号】G01L1/18GK104236767SQ201410365904
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2013年6月19日
【发明者】G·C·布朗, C·拉恩 申请人:霍尼韦尔国际公司