传感器及其制造方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201110175536.3 | 申请日 | 2011-06-17 | 公开(公告)号 | CN102285632B | 公开(公告)日 | 2015-11-25 |
| 申请人 | 通用电气公司; | 发明人 | S·K·加米奇; N·V·曼特拉瓦迪; M·克利茨克; T·L·库克森; | ||||
| 摘要 | 本 发明 名称 为 传感器 及其制造方法。公开传感器和用于制造传感器的方法，在一个 实施例 中将蚀刻的 半导体 衬底晶片(300)接合到包括绝缘体上 硅 晶片的蚀刻的器件晶片(100)以形成悬置结构，该悬置结构的挠曲由嵌入的感测元件(140)确定以测量绝对压 力 。嵌入该传感器中的互连通道(400)便于器件的流 水 线化封装同时满足与其他装置的互连性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于制造传感器的方法，其包括步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 传感器及其制造方法技术领域[0001] 本文的主旨大体上涉及基于半导体微机电(MEMS)的传感器配置，其可以用于检测从机械应力、化学-机械应力、热应力、电磁场等产生的小的力或挠曲(flexure)。更具体地，本文公开的主旨涉及基于MEMS的压力传感器和用于制造其的方法。 背景技术[0002] 基于半导体微电子和MEMS的传感器中的发展对减小这样的传感器的尺寸和成本起很大的作用。硅微传感器的电和机械性能被很好地记入史册。硅微加工和半导体微电子技术已经发展成为具有许多实际应用的极重要的传感器工业。例如，普遍已知微加工硅压力传感器、加速度传感器、流量传感器、湿度传感器、麦克风、机械振荡器、光学和RF开关和衰减器、微阀、喷墨打印头、原子力显微镜尖端等已经找到它们进入大量医疗、航空航天、工业和汽车市场中的各种应用中的方式。硅的高的强度、弹性和回弹性使它成为可例如对电子频率控制或传感器结构是有用的谐振结构的理想基材。甚至例如手表、水肺潜水设备和手持式轮胎压力计等消费品可包含硅微加工传感器。 [0003] 在不断扩大的使用领域中对硅传感器的需求继续激起对特定环境和应用优化的新的和不同的硅微传感器几何结构和配置的需要。遗憾地，传统的块体硅微加工技术的缺点是所得的硅微结构的轮廓和几何结构显著受制造方法的限制。例如，用常规蚀刻技术蚀刻硅结构部分受到硅衬底的晶体取向约束，其限制许多期望的结构的几何结构和小型化努力。 [0004] 越来越多使用微传感器测量压力促进了用作例如电容器并且用于产生静电力的小硅板结构的发展。例如，存在使用相互交错的多晶硅板的阵列测量电容的微传感器。相似地，存在使用分层板的阵列产生静电力的微传感器。此外，存在响应于例如压力或加速度等力测量硅结构的挠曲或弯曲的微传感器。 [0005] 使用微传感器测量生物参数对诊断和患者监护两个目的变得日益普遍和重要。在一些应用中，活体内导管尖端压力传感器用于测量绝对压力或基于给定参考压力(例如大气压力等)的差分压力。例如，差分导管尖端压力传感器可以用于基于呼吸系统内关于大气压力的压力变化测量人类的呼吸。一般地微机电装置和特别地导管尖端压力传感器的不断扩大的使用领域已经形成对越来越小的装置的需求。遗憾地，已经存在生产对压力中的小变化也高度灵敏的更小的装置(其可以大量有效制造)的困难。 [0006] 通过常规制造技术制造的传感器关于它们的尺寸和封装受到限制。例如，导管尖端压力传感器的细长性质要求电连接从传感器的一端(典型地没有插入的端)延伸到装置的感测部分。这些连接可不利地影响所得装置的尺寸和形状。另外，因为使用的装置的小尺寸和几何结构的薄性质，用于生产这样的微机械装置的常规技术风险在于在制造过程期间破损和在现场潜在降低可靠性。例如，因为差分导管尖端压力传感器测量相对于参考压力的压力，必须提供从传感器到外部参考压力的通气孔。这典型地通过与沿着芯片的背面的电连接平行地通往导管尖端的细毛细管完成。然而，该配置可以导致传感器更厚的封装并且可以导致通气孔在测量期间箍缩。其他的制造技术采用侧面通气孔配置，其通过位于芯片边缘中的一个边缘的通气孔口从芯片出口，但其需要另外的处理步骤以形成该通气孔口，例如锯切等，这可导致碎片进入通气孔口并且降低准确度和可靠性。 [0007] 提供用于制造不仅尺寸小而且可以大量有效生产的高度灵敏的压力传感器的方法将是有利的。发明内容 [0008] 公开传感器和用于制造传感器的方法，传感器在一个实施例中包括延伸进入衬底晶片的顶面的膜片腔、器件层(其中该器件层的底面接合到衬底晶片的顶面以在膜片腔上形成膜片)、在该器件层中接近该膜片的用于感测该膜片中的挠曲的感测元件和互连通道。附图说明 [0009] 因此可以理解本发明的特征所采用的方式、本发明的详细说明可通过参考某些实施例(其中一些在附图中图示)进行。然而，要注意图仅图示本发明的某些实施例并且因此不认为限制它的范围，因为本发明的范围涵盖其他同等有效的实施例。图不必按比例绘制，重点一般放在图示发明的某些实施例的特征上。从而，对于本发明的进一步理解，可以参考连同图阅读的下列详细说明，图中： [0010] 图1是本发明的一个实施例中的示范性差分压力传感器的横截面视图。 [0011] 图2是本发明的一个实施例中用于制造差分压力传感器的两个示范性绝缘体上硅器件晶片和示范性衬底晶片的横截面视图。 [0012] 图3是本发明的一个实施例中图示嵌入通气孔的差分压力传感器的示范性顶视图。 [0013] 图4是本发明的一个实施例中的具有接合到第一器件层(具有接合到第二器件晶片的膜片腔)的通气孔的示范性衬底晶片。 [0014] 图5是本发明的一个实施例中的具有蚀刻的侧面通气孔的示范性衬底晶片。 [0015] 图6是本发明的一个实施例中的具有蚀刻的侧面和底部通气孔的示范性衬底晶片。 [0016] 图7是本发明的一个实施例中的具有蚀刻的底部通气孔的示范性衬底晶片。 [0017] 图8是本发明的一个实施例中的具有接合到第一器件层(具有接合到具有互连通道、感测元件和互连的第二器件层的膜片腔)的通气孔的示范性衬底晶片。 [0018] 图9是本发明的一个实施例中的用于制造差分压力传感器的示范性工艺流程。 [0019] 图10是本发明的一个实施例中的差分压力传感器的接近侧的示范性横截面视图。 [0020] 图11是本发明的一个实施例中的示范性绝对压力传感器。 [0021] 图12是本发明的一个实施例中的用于制造绝对压力传感器的示范性工艺流程。 [0022] 图13是本发明的一个实施例中的绝对压力传感器的接近侧的示范性横截面视图。 具体实施方式[0023] 示范性微加工压力传感器可以通过在硅结构内形成腔和邻近该腔的膜片来制作。在差分压力传感器实施例中，该腔连接到通气孔，其提供通过传感器的侧面、底部或组合侧面和底部从传感器外面到腔的通路。对于绝对压力传感器，其中相对于选择的参考压力做出测量，腔可以保持在真空或选择的内压力中。该压力传感器通过感测膜片的挠曲而测量压力，该挠曲例如是作用在膜片的前侧的压力将膜片向内弯曲的程度。靠近膜片的边缘形成的一个或多个感测元件典型地感测膜片的挠曲或弯曲。 [0024] 图1是本发明的一个实施例中的具有底部通气孔腔330的差分压力传感器10的示范性横截面视图。压力传感器10可以具有包含该器件的压力感测元件的远端50，它们在一个实施例中构成导管的尖端，其可以可插入例如患者的呼吸系统的介质中用于取得压力测量。压力传感器10还可以具有近端75，其可以能够与用于读取和处理压力测量的其他装置电耦合。 [0025] 压力传感器10可以使用一起被处理和接合的三个晶片制造，例如两个绝缘体上硅(SOI)半导体晶片和双面抛光(DSP)半导体晶片或三个SOI晶片。图2示出在本发明的一个实施例中的三个示范性起始晶片。器件晶片100和200可以是分别具有器件层110和210、绝缘体层115和215与支撑层(handle layer)120和220的SOI晶片。器件层110可以是单晶硅衬底，其在一个实施例中可以是1至10μm厚并且具有n型掺杂。器件层210可以是单晶硅衬底，其在一个实施例中可以是选择成满足特定设计规范的厚度，并且其可以具有n型或p型掺杂。SOI晶片的各种层的厚度可以使用常规SOI芯片制造技术精确地设置，并且可以选择成使得层的精确厚度决定压力传感器10的随后的操作特性，如将在下文描述的。在一个实施例中，绝缘体层115和215可以是二氧化硅并且在0.05μm至1.0μm厚之间的范围中。支撑层120和220可以用于在制造过程期间分别抓牢器件晶片100和 200，并且可以位于使得绝缘体层115和215分别安置在器件层110和210与支撑层120和 220之间。支撑层120和220可以由例如具有200μm至600μm之间的厚度的n型或p型硅构成。在一个实施例中，衬底晶片300可以是双面抛光硅晶片，其在一个实施例中可以是 300μm至600μm厚并且具有n型或p型掺杂。在其他实施例中，衬底晶片300可以是第三SOI晶片。一起，构成压力传感器10的各种层的厚度可以选择成使得在一个实施例中器件的总厚度可以是390μm或更少。 [0026] 再次参照图1，压力传感器10可以由器件层110、器件层210和衬底晶片300构成。一个或多个例如p型压阻感测元件的感测元件140可以策略性地在器件层110内注入或扩散来感测硅结构中的挠曲。压力传感器10还可以包括钝化层170和470，其可以由例如二氧化硅层、氮化硅层或两者的组合构成。钝化层170和470可以在制造和操作期间向压力传感器10提供绝缘和保护。在器件层110上形成的一个或多个互连150可以将一个或多个感测元件140电耦合于压力传感器10的外部，而一个或多个金属化层160可以提供互连 150和压力传感器10的近端75之间的电连接性使得压力传感器可以通过例如引线附件电耦合于其他装置或连接。 [0027] 参照图1和3，示范性差分压力传感器10和其的操作在本发明的一个实施例中描述。图3是本发明的一个实施例中图示嵌入通气孔腔330的差分压力传感器10的示范性顶视图。在图3中的点线描绘形成通气孔330的压力传感器10内的示范性嵌入结构，而图3中的短划线描绘嵌入压力传感器10内的示范性膜片腔230。压力传感器10通过测量在器件层210(其接合在衬底晶片300和器件晶片110之间)中形成的膜片腔230上的器件层110中形成的减薄结构或膜片130中的挠曲来操作。该膜片充当压力传感器10中的挠曲结构。通气孔腔330通过空心通气孔通道333将膜片腔230连接到压力传感器10的外部，空心通气孔通道333开始于连接到膜片腔230的通气孔凹槽332并且延伸通过衬底晶片300到对外部打开的通气孔出口335。当膜片130上的压力改变时，膜片130将相对于通气孔出口335处的压力而朝或远离膜片腔230挠曲。压力传感器10的细长结构可以允许压力传感器10作为导管尖端压力传感器操作使得包括膜片130的压力传感器10的部分可以插入例如患者的呼吸系统或血流的介质，同时通气孔出口335保持暴露于例如大气压力的外部压力梯度，由此提供差分压力测量。 [0028] 膜片130将采用从施加在膜片130上的压力可预测的方式相对于膜片腔230挠曲。膜片130中的挠曲可以由在膜片130的边缘上的或附近的器件层110中形成的一个或多个感测元件140检测。在一个使用压阻感测元件的实施例中，感测元件140的电阻可以凭借例如惠斯通电桥电路或其类似物等电路确定，其使用附连到一个或多个金属化层160的一个或多个互连150互连，该金属化层160可以从互连150延伸通过在器件层110或器件层110和210两者中形成的互连通道400到压力传感器10的近端75。电接口或其他这样的装置可以附连到金属化层160的端部以使压力传感器10处于与另一个装置电通信。压阻感测元件的电阻随膜片130的挠曲变化。从而，感测元件140的压阻电阻的测量可以用于确定膜片130中的挠曲量，并且由此确定施加在传感器上的压力。 [0029] 用于制造像在图1中图示的那个的硅传感器的示范性工艺参照图1至10解释。图9是本发明的一个实施例中的用于制造差分压力传感器10的示范性工艺流程。在图9的步骤501中，一起可以形成压力传感器10中的通气孔腔330的通气孔凹槽332、通气孔通道 333和通气孔出口335可以使用例如使用深反应离子蚀刻(DRIE)的干法蚀刻、利用氢氧化钾(KOH)或氢氧化四甲铵(TMAH)的湿法蚀刻或其他硅蚀刻剂或其类似物等标准半导体蚀刻技术在衬底晶片300的上衬底表面310上形成。在一个实施例中，做出第一蚀刻以形成通气孔凹槽332和通气孔通道333，接着是第二蚀刻以形成通气孔出口335。 [0030] 如在图5至7中示出的，可以采用不同的蚀刻几何结构在衬底晶片300的上衬底表面310上形成凹槽以实现不同的通气孔腔配置。在一个实施例中，在图5中示出的，通气孔腔330可以是侧面通气孔配置，其中通气孔出口335在衬底晶片330的侧面上形成开口。在具有底部或组合侧面/底部通气孔腔330配置的其他实施例中，后面的制造步骤可以包括将衬底晶片300减薄以将通气孔出口335暴露于差分压力传感器10的外部。例如，在底部通气孔和侧面/底部通气孔实施例中，衬底晶片300的底部衬底表面320可以去除直到在图6和7中示出的厚度指示线350。在图6中示出的实施例中，当衬底晶片300的底部衬底表面320减薄到厚度指示线350时，具有在衬底晶片300的侧面和底部两者上的开口的侧面/底部通气孔腔330形成。在另一个实施例中，在图7中示出，当衬底晶片300的底部衬底表面320减薄到厚度指示线350时，具有在衬底晶片300的底部衬底表面320上的开口的底部通气孔形成。 [0031] 图4是本发明的一个实施例中的具有接合到第一器件层210(具有接合到第二器件晶片100的膜片腔230)的通气孔腔330的示范性衬底晶片300。参照图4和9，制造工艺中的步骤502可以是使用常规硅熔融接合技术将器件晶片200的器件层210接合到衬底晶片300的上衬底表面310。在一个示范性熔融接合技术中，可以使相对的表面亲水。即，表面可以用强氧化剂处理，其使水粘附到它们。该两个晶片然后可以放置在高温环境中持续由接合的质量要求的时间段。该硅熔融接合技术将衬底晶片300和器件晶片200接合在一起而没有使用中间粘合材料，中间粘合材料可能具有与单晶硅晶片不同的热膨胀系数。还可以执行熔融接合，其中氧化层在晶片中的一个或二者的接合表面上形成。 [0032] 在步骤503中，在衬底晶片300的上衬底表面310和器件层210已经接合后，器件晶片200的支撑层220可以使用在绝缘体层215上停止的例如KOH或TMAH等湿法蚀刻剂去除。另外，绝缘体层215可以使用湿法或干法蚀刻技术去除，仅留下接合的器件层210，其现在被暴露。 [0033] 在步骤504中，可以是延伸通过器件层210的孔洞的膜片腔230可以使用DRIE、用KOH或TMAH的湿法蚀刻或其他硅蚀刻剂或其类似物蚀刻进入器件层210。膜片腔230可以具有各种几何结构，例如方形、矩形或圆形，并且可以具有任何要求的深度，例如从小于5微米到大于100微米，其取决于特定应用和器件层210的选择厚度。膜片腔230和通气孔腔330的表面可是裸硅、氧化硅、掺杂硅，或它们可以涂覆有能够经受随后的晶片接合和处理温度的任何其他薄膜。 [0034] 在步骤505中，器件晶片100的器件层110可以使用常规硅熔融接合技术接合到器件晶片200的器件层210以形成器件对450。在一个示范性熔融接合技术中，可以使相对的表面亲水。即，表面可以用强氧化剂处理，其使水粘附到它们。该两个晶片然后可以放置在高温环境中持续由接合的质量要求的时间段。该硅熔融接合技术将器件晶片100和器件晶片200接合在一起而没有使用中间粘合材料，中间粘合材料可能具有与单晶硅晶片不同的热膨胀系数。还可以执行熔融接合，其中氧化层在晶片中的一个或二者的接合表面中形成。 [0035] 在步骤506中，在器件层210和器件110的相对表面已经接合后，器件晶片100的支撑层120可以使用在绝缘体层115上停止的例如KOH或TMAH等湿法蚀刻剂去除。另外，绝缘体层115可以使用湿法或干法蚀刻技术去除，留下暴露的未接合器件层110。 [0036] 图8是本发明的一个实施例中的具有接合到第一器件层210(具有接合到具有互连通道400、感测元件140和互连150的第二器件层110的膜片腔230)的通气孔腔330的示范性衬底晶片300。参照图8和9，在步骤507中，钝化层170可以使用例如二氧化硅层、氮化硅层或两者的组合沉积在器件层110的未接合表面上以在制造过程和操作期间适当地使器件晶片110绝缘并且对其保护。在步骤508中，一个或多个感测元件140可以通过在使用压阻感测元件的一个优选实施例中将低掺杂p型材料靠近膜片130的边缘地扩散或离子注入到掺杂n型器件层110来添加，其可以形成为器件层110的一部分。例如，在高温下的硼注入和扩散可在器件层110内形成一个或多个压阻感测元件。该压阻感测元件可以安置成感测膜片130中的挠曲。应该注意可采用任何数目的压阻感测元件并且它们相对于膜片130的确切布置可是不同的，其取决于特定应用、预期的压力、灵敏度要求等。另外，可以提供到感测元件140的导电性的一个或多个互连150可以通过将高掺杂p型材料扩散或离子注入到掺杂n型器件层110以与感测元件140重叠来添加。感测元件140和互连150的扩散或注入可以在个体步骤或在单个步骤中完成。 [0037] 在步骤509中，向导体提供沿压力传感器10的通路的一个或多个互连通道400在一个实施例中可以蚀刻进入器件层110和210。如在图8中示出的，钝化层170可以使用干法或湿法蚀刻技术蚀刻以限定互连通道400在压力传感器10的近端75上的位置。一旦钝化层170已经去除，一个或多个互连通道400可以通过例如使用KOH或TMAH的湿法蚀刻技术蚀刻进入器件层110和可选地器件层210。在一个实施例中，互连通道400蚀刻以形成一系列间隔开的v型槽，如在图10中示出的压力传感器10的近端75的示范性横截面中示出的。互连通道400可以便于后面一个或多个导体到压力传感器10的近端75的附连同时维持对于例如导管尖端压力传感器等一些应用要求的小的细长封装。 [0038] 参照图9和10，在步骤510中钝化层470可以使用例如二氧化硅层、氮化硅层或两者的组合沉积在互连通道400的表面上以在制造过程和操作期间适当地使互连通道400绝缘并且对其保护。另外，钝化层170可以使用干法或湿法蚀刻技术蚀刻以接入互连150。在步骤511中，可以添加金属化层160，其提供通过互连150从压力传感器10的近端75到感测元件140的导电性。金属化层160可以用例如金或铝形成，并且可以形成到期望的厚度以适合器件设计需要。 [0039] 在实施例中，其中衬底晶片300是SOI晶片，衬底晶片300的支撑层可以使用在绝缘体层上停止的例如KOH或TMAH等湿法蚀刻剂去除。另外，绝缘体层可以使用湿法或干法蚀刻技术去除，仅留下包含接合到器件层210的通气孔300的SOI晶片的器件层。 [0040] 最后，如果压力传感器10是底部或侧面/底部通气孔实施例，在步骤512中衬底晶片300可以使用干法蚀刻或湿法蚀刻技术(例如使用KOH或TMAH)变薄以将通气孔出口335暴露在压力传感器10的外部上。 [0041] 图11示出一个示范性实施例，其中压力传感器10可以制造成使得在膜片腔230内形成真空或其他选择的压力，使得压力传感器10是绝对压力传感器。在该实施例中，压力测量不相对于传感器的外部压力取得，使得传感器内的通气孔的制造是没有必要的。图12是本发明的一个实施例中示出可以执行以制造绝对压力传感器10的步骤的示范性工艺流程。采用的技术与在制造差分压力传感器中的那些相似，但因为该实施例不需要通气孔，压力传感器10可以仅使用两个晶片制造并且因此一些制造步骤可以排除。在一个实施例中，绝对压力传感器10可以包括SOI器件晶片100和DSP衬底晶片300。在另一个实施例中，绝对压力传感器10可以包括第一SOI器件晶片100并且衬底晶片300可以包括第二SOI器件晶片。 [0042] 参照图11和12，在步骤601中，膜片腔230可以使用DRIE、用KOH或TMAH的湿法蚀刻或其他硅蚀刻剂或其类似物直接蚀刻进入衬底晶片300。膜片腔230可以具有各种几何结构，例如方形、矩形或圆形，并且可以具有任何要求的深度，例如从小于5微米到大于100微米，其取决于特定应用和衬底晶片300的选择厚度。膜片腔230的表面可是裸硅、氧化硅、掺杂硅，或它可以涂覆有能够经受随后的晶片接合和处理温度的任何其他薄膜。 [0043] 在步骤602中，器件晶片100的器件层110使用常规硅熔融接合技术接合到衬底晶片300的表面以形成器件对450。在一个示范性熔融接合技术中，可以使相对的表面亲水。即，表面可以用强氧化剂处理，其使水粘附到它们。该两个晶片然后可以放置在高温环境中持续由接合的质量要求的时间段。上文描述的硅熔融接合技术将衬底晶片300和器件晶片100接合在一起而没有使用中间粘合材料，中间粘合材料可能具有与单晶硅晶片不同的热膨胀系数。还可以执行熔融接合，其中氧化层在晶片中的一个或二者的接合表面上形成。 [0044] 在步骤603中，在衬底晶片300和器件层110的相对表面已经接合后，器件晶片100的支撑层120可以使用在绝缘体层115上停止的例如KOH或TMAH等湿法蚀刻剂去除。 另外，绝缘体层115可以使用湿法或干法蚀刻技术去除，仅留下接合的器件层110，其的未接合顶面现在被暴露。另外，在步骤604中，钝化层170可以使用例如二氧化硅、氮化硅层或两者的组合沉积在器件层110的未接合顶面上以在制造过程和操作期间适当地使器件晶片110绝缘并且对其保护。 [0045] 参照图12的步骤605，一个或多个感测元件140可以通过在使用压阻感测元件的一个优选实施例中将低掺杂p型材料靠近膜片130的边缘地扩散或离子注入到掺杂n型器件层110来添加，其可以形成作为器件层110的一部分。例如，在高温下的硼注入和扩散可在器件层110内形成压阻感测元件140。该感测元件140可以安置来感测膜片130中的挠曲。应该注意可采用任何数目的感测元件140并且它们相对于膜片130的确切布置可是不同的，其取决于特定应用、预期的压力、灵敏度要求等。另外，可以提供到感测元件140的导电性的一个或多个互连150可以通过将高掺杂p型材料扩散或离子注入掺杂n型器件层110以与感测元件140重叠来添加。 [0046] 在步骤606中，向各种导体提供沿压力传感器10的通路的一个或多个互连通道400在一个实施例中可以蚀刻进入器件层110和210。首先，如在图11中示出的，钝化层 170使用干法或湿法蚀刻技术蚀刻以限定互连通道400在与包括膜片的端相对的压力传感器的近端上的位置。一旦钝化层170已经去除，一个或多个互连通道400可以通过例如使用KOH或TMAH的湿法蚀刻技术蚀刻进入器件层110和可选地器件层210。在一个实施例中，互连通道400蚀刻以形成一系列间隔开的v型槽，如在图13中示出的压力传感器10的近端75的示范性横截面中示出的。互连通道400允许后面一个或多个导体到压力传感器 10的近端75的连接同时维持对于例如导管尖端压力传感器等一些应用要求的小的细长封装。 [0047] 参照图11和12，在步骤607中钝化层470可以使用例如二氧化硅层、氮化硅层或两者的组合沉积在互连通道400的表面上以在制造过程和操作期间适当地使互连通道400绝缘并且对其保护。另外，钝化层170可以使用干法或湿法蚀刻技术蚀刻以暴露互连150。在步骤608中，可以添加金属化层160，其提供通过互连150从压力传感器10的近端75到感测元件140的导电性。金属化层160可以用例如金或铝形成，并且可以形成到期望的厚度以适合器件设计需要。 [0048] 衬底晶片300可以使用常规蚀刻技术减薄以顺应压力传感器10的给定设计规范和厚度要求。另外，在实施例中，其中衬底晶片300是SOI晶片，衬底晶片300的支撑层可以使用在绝缘体层上停止的例如KOH或TMAH等湿法蚀刻剂去除。另外，绝缘体层可以使用湿法或干法蚀刻技术去除，仅留下包含接合到器件层110的通气孔300的SOI晶片的器件层。 [0049] 参考本文描述的差分压力和绝对压力传感器实施例两者，在压力传感器10的制造期间做出的每个蚀刻可以具有任何选择的几何结构并且可以具有任何需要的深度，其取决于特定应用。另外，蚀刻不需要具有单个一致深度，并且所得的蚀刻可以是各向同性或各向异性的。每个蚀刻的选择的深度和几何结构可以选择成改变所得压力传感器10的设计特性。例如，器件层110的厚度和由膜片腔230规定的膜片130的尺寸和形状可以选择成决定所得压力传感器10的灵敏度。可以在制造SOI晶片中任意选择并且精确控制的器件层110的选择的厚度引起对膜片130的挠曲性的改进控制，并且因此引起对所得压力传感器10的性能特性的改进控制。另外，平面制造工艺对制造目的是理想的并且不仅可以增加制造良率，还可以增加所得器件的总可靠性和长期性能。因此，可以实现对压力传感器10的性能特性的一致控制。 [0050] 上文的详细描述被提供以说明示范性实施例并且不意在限制性的。尽管用于制造传感器的方法已经示出并且关于测量压力的实施例描述，相似的技术可以用于制造能够测量其他参数的传感器对于本领域内技术人员将是明显的。例如，应该认识到尽管本文公开的传感器和关联的制造方法的各种示范性实施例已经参考各种导管尖端医学应用描述，该设备和制造方法在本文没有明确描述的很多种其他应用中是有用的。在本发明的范围内的许多修改和变化是可能的，这对于本领域内技术人员也将是明显的。此外，许多其他材料和工艺可以在描述的示范性方法和结构的范围内使用，如将由本领域内技术人员认识到的。例如，应该认识到本文描述的p型和n型材料可以采用备选方式使用，例如通过对n型材料替换p型材料并且反之亦然。另外，在各种示范性实施例中识别并且描述的步骤的序列不需要按描述的序列出现，并且在其他实施例中各种步骤可以组合、按不同的顺序或并行执行并且仍然实现相同的结果，这对于本领域内技术人员将是明显的。 [0051] 该书面说明使用示例以公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则意在权利要求的范围内。 [0052] 部件列表 [0053]10 压力传感器 50 远端 75 近端 100 器件晶片 110 器件层 115 绝缘体层 120 支撑层 130 膜片 140 感测元件 150 互连 160 金属化层 170 钝化层 200 器件晶片 210 器件层 215 绝缘体层 220 支撑层 230 膜片腔 300 衬底晶片 310 上衬底表面 320 底部衬底表面 330 通气孔腔 332 通气孔凹槽 333 通气孔通道 335 通气孔出口 350 厚度指示线 400 互连通道 450 器件对 470 钝化层 501 工艺步骤 502 工艺步骤 503 工艺步骤 504 工艺步骤 505 工艺步骤 506 工艺步骤 [0054]507 工艺步骤 508 工艺步骤 509 工艺步骤 510 工艺步骤 511 工艺步骤 512 工艺步骤 601 工艺步骤 602 工艺步骤 603 工艺步骤 604 工艺步骤 605 工艺步骤 606 工艺步骤 607 工艺步骤 608 工艺步骤 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈