具有硅应力隔离构件的集成SOI压力传感器制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【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
技术介绍
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。 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。
技术实现思路
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】 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: 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； 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 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。 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】 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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1本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·C·布朗，C·拉恩，
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