具有隔离隔膜的传感器制造技术

一种传感器组件，包括具有在其中形成腔的第一晶片以及相对于第一晶片结合从而在腔上方形成隔膜的第二晶片。在隔膜中或者环绕隔膜的第二晶片中形成沟槽，并且可以用隔离材料来填充该沟槽从而帮助热和/或电隔离隔膜。该隔膜可以支撑一个或多个感测元件。根据需要，传感器组件可以使用流量传感器、压力传感器、温度传感器、和/或任何其它适当传感器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种传感器组件，包括具有在其中形成腔的第一晶片以及相对于第一晶片结合从而在腔上方形成隔膜的第二晶片。在隔膜中或者环绕隔膜的第二晶片中形成沟槽，并且可以用隔离材料来填充该沟槽从而帮助热和/或电隔离隔膜。该隔膜可以支撑一个或多个感测元件。根据需要，传感器组件可以使用流量传感器、压力传感器、温度传感器、和/或任何其它适当传感器。【专利说明】
本公开总体上涉及传感器，并且更具体地涉及具有隔膜的鲁棒性（robust)传感 器。 具有隔离隔膜的传感器
技术介绍
传感器通常被用来感测流体的一个或多个特性。例如，流量传感器以及压力传感 器被用在各种各样的应用中，例如在工业过程控制、医疗设备、发动机等中。流量传感器经 常用于测量流体的流动速率，并且为仪器操作和/或控制提供流量信号。同样，压力传感器 经常被用于测量流体的压力，并且为仪器操作和/或控制提供压力信号。这些仅仅是可用 于感测一个或多个流体特性的传感器的少数示例。当被暴露到要感测的流体时一些传感器 可能是易受伤害的。例如，传感器可能对要被感测流体的湿气、颗粒物质、腐蚀特性或者其 它特性或状态易受伤害或敏感。在某些情况下，可能影响传感器的准确度和/或可靠性。存 在对鲁棒性传感器的需要，其能够经受住这些以及其它环境并且提供准确的结果。
技术实现思路
本公开总体上涉及传感器，并且更具体地涉及具有隔膜的鲁棒性传感器。在一个 说明性实施例中，传感器组件包括感测管芯，该感测管芯包括具有在其中形成腔的第一晶 片以及在腔上方延伸以形成隔膜的第二晶片。在一些实例中，该第二晶片可以具有面向腔 的在其上的绝缘层。可以在隔膜中或环绕隔膜形成沟槽，并且在一些情况下，沟槽可以至少 部分地填充绝缘材料，例如氧化物。该沟槽可以环绕隔膜的周边延伸或者至少基本上环绕 其延伸。绝缘材料可以帮助热隔离和/或电隔离隔膜。举例说明，隔膜可以支撑用于感测 一个或多个被测对象（例如流体的流量或压力）的一个或多个感测元件。术语流体可以指 的是气相或者液相中的流体。 在另一个说明性实施例中，传感器组件可以包括具有在其中形成腔的第一晶片， 其中腔限定了与第一晶片的第一侧邻近的腔边缘。被第一晶片的第一侧支撑的第二晶片可 以在腔上方延伸以形成传感器组件的隔膜。隔膜可以具有由腔的腔边缘限定的周边，并且 一个或多个感测元件可以由该隔膜支撑。在一些实例中，隔膜中的沟槽可以围绕或者基本 上围绕隔膜的周边。在一些实例中，沟槽可以至少部分地填充材料，该材料具有比第二晶片 的热传导率更小的热传导率。同样，并且在一些实例中，沟槽可以至少部分地填充材料，该 材料提供对隔膜的支撑，但是这不是在所有实施例中需要。 在一些实例中，方法可以被用来制造具有隔膜的传感器。该方法可以包括在第一 晶片的第一侧中创建腔，其中第一晶片具有第一侧和第二相对侧。腔可以限定与第一晶片 的第一侧邻近的腔边缘。在一些情况下，第一晶片可以被提供在其中预先形成的腔。可以 相对于第一晶片的第一侧结合第二晶片，以形成在腔上方延伸的隔膜。隔膜可以具有由腔 的腔边缘限定的周边。该方法可以包括将一个或多个感测元件支撑在隔膜上并且在隔膜中 或环绕隔膜形成沟槽。在一些实例中，沟槽可以至少部分地填充材料，该材料具有比第二晶 片的热传导率更小的热传导率。 提供前面的概要以便于对本公开的一些特征的理解，并且并不意图是全部的描 述。对本公开的完整的理解可以通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要看作整体来获 得。 【专利附图】【附图说明】 考虑本公开的各种说明性实施例的下面描述连同附图，可以更加完全地理解本公 开，其中： 图1为说明性传感器组件的示意性顶视图； 图2为图1的说明性传感器组件的沿图1的线2-2得到的示意性截面图，其具有 添加的说明性钝化层； 图3为传感器组件的说明性第一晶片的示意性截面图，其中腔完全延伸通过说明 性第一晶片； 图4为传感器组件的说明性第一晶片的示意性截面图，其中端口从第一晶片的第 一侧中形成的腔延伸，并且延伸通过到达说明性第一晶片的第二侧； 图5A-5H为说明性传感器组件形成工艺的说明性示意截面图； 图6为形成传感器组件的说明性方法的示意流程图。 虽然本公开对各种修改和替代形式是可修正的，但是其具体细节已经作为示例在 图中示出，并且将被详细地描述。然而应当理解的是，意图并非是将公开限定到本文所描述 的特定说明性实施例。相反，意图是覆盖落入公开的精神和范围内的所有修改、等价物、以 及替换物。 【具体实施方式】 下面的描述应当参考附图进行阅读，其中相似的参考数字指示遍及几个视图的相 似的元件。对"上面"、"下面"、"顶部"和"底部"等的参考是相对性术语，并且本文中是关 于附图作出的，并且不一定对应于实际物理空间中的任何特定取向。描述和附图示出几个 示例，其意图是说明所要求保护的公开。 图1为说明性传感器组件10的示意性顶视图。尽管在本公开中将流量传感器示作 示例，应设想到可以根据需要提供任何合适的传感器（例如，压力传感器，温度传感器等）。 图2为图1的说明性传感器组件10沿剖线2-2得到的示意性截面图。 图1-2的说明性传感器组件10可以包括第一晶片12(例如，初始晶片）和第二晶 片14,其两者或一个可以由硅和/或任何其它适当材料制成。第一晶片12可以具有第一侧 12a，以及与第一侧12a相对的第二侧12b。第一晶片12可以具有在其中形成的腔16。第 二晶片14可以以一种方式被定位在腔16上方以便形成隔膜18。词"隔膜"可以被考虑成 任何相对薄的膜片或桥。在流量传感器组件中，隔膜18可以帮助加热器44和/或一个或 多个感测元件46与第一晶片12的热隔离（参见下文），其可以帮助改进传感器组件的敏感 度和响应时间。在压力传感器组件中，隔膜18可能实际上被形变或者由于由流体施加压力 而另外受应力。于是由隔膜18支撑的一个或多个感测元件可以检测到该应力。 在一些实例中，第二晶片14可以具有在其上的绝缘层20,其面向第一晶片12并且 从而被支撑。在一些实例中，绝缘层20可形成隔膜18的一部分。在第一晶片12中形成的 腔16可以限定与第一晶片12的第一侧12a邻近的腔边缘34。隔膜18可以在第一晶片12 中的腔16的上方延伸，使得其具有由腔16的腔边缘34限定的周边19。说明性传感器组件 10可以包括一个或多个感测元件24,该感测元件24由所形成的第二晶片14的隔膜18支 撑，或者将由其支撑。 在一些实例中，可以在第二晶片14中形成沟槽22,使得其环绕或者基本上环绕隔 膜18延伸。如本文所使用的，术语"基本上环绕"可以表示大于70%环绕、大于80%环绕、 大于90 %环绕、大于95 %环绕或者更多。在一些实例中，沟槽22可以形成为围绕或者基本 上围绕在隔膜18上支撑的一个或多个感测元件24。可替换地，或者另外地，沟槽22可以形 成为围绕或者基本上围绕隔膜18的周边19。 在一些情况下，为了辅助热和/或电隔离隔膜18(以及例如感测元件24)和/或 为了其它目的，沟槽22可以被填充一种或多种材料。在一个示例中，沟槽22可以被填充绝 缘材料40,以热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器组件，包括：第一晶片，其具有在其中形成的腔，该腔限定与第一晶片的第一侧邻近的腔边缘；第二晶片，其被第一晶片的第一侧支撑，其中第二晶片在腔的上方延伸从而形成隔膜，隔膜具有由腔的腔边缘限定的周边；由隔膜支撑的一个或多个感测元件；以及沟槽，其围绕或者基本围绕隔膜的周边。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·斯图尔特，S·E·贝克，R·A·戴维斯，G·莫拉莱斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US