单片式流体传感器系统及其制造方法技术方案

本公开涉及单片式流体传感器系统及其制造方法。单片式流体传感器系统包括：传感器构件，具有在传感器基板的第一主表面区域上的热辐射发射器、滤光器结构、波导结构和热辐射检测器；覆盖基板，凹部布置在接合到与传感器基板的第一主表面区域的覆盖基板的第一主表面区域中，贯穿式开口布置在凹部与其第二主表面区域之间，传感器构件布置在凹部下方；参考传感器构件，具有在其第一主表面区域上的参考热辐射发射器、参考滤光器结构、参考波导结构和参考热辐射检测器；和参考覆盖基板，参考凹部布置在接合到参考传感器基板的第一主表面区域的参考覆盖基板的第一主表面区域中，参考凹部形成用于参考传感器构件的密封腔。部形成用于参考传感器构件的密封腔。部形成用于参考传感器构件的密封腔。

【技术实现步骤摘要】
单片式流体传感器系统及其制造方法


[0001]各实施例总体上涉及传感器系统和用于制造传感器系统的方法的领域，并且更具体地涉及单片式流体传感器系统(流体＝气体或液体)和用于制造单片式流体传感器系统的方法的领域。具体地，实施例涉及用于中红外气体传感器系统的、基于熔融接合或晶圆接合的晶圆级封装。

技术介绍

[0002]在适当的传感器系统实施方式中(例如，在移动设备中)，环境大气中的环境参数的检测变得越来越重要，而且在家庭自动化(诸如智能家居)实施方式中以及例如在汽车行业中，该检测也越来越重要。然而，随着传感器系统的日益广泛使用，还特别需要能够以尽可能低的成本并且因此尽可能经济有效地生产这样的传感器系统。然而，传感器系统的可靠性和准确性仍应当被保持或甚至应当被提高。
[0003]特别地，监测环境中的空气质量和/或气体成分的领域正受到越来越多的关注。然而，典型的气体传感器制造相当昂贵和/或相当笨重。
[0004]通常，本领域需要一种用于实现改进的单片式流体传感器系统的方法和一种用于制造该单片式流体传感器系统的改进的方法。
[0005]这种需要可以通过根据独立权利要求1的单片式流体传感器系统以及根据独立权利要求8的制造单片式流体传感器系统的方法来解决。
[0006]在从属权利要求中定义了单片式流体传感器系统和用于制造单片式流体传感器系统的方法的具体实施方式。

技术实现思路

[0007]根据一个实施例，一种单片式流体传感器系统包括：
[0008]传感器构件，其具有在传感器基板的第一主表面区域上的热辐射发射器、滤光器结构、波导结构和热辐射检测器；
[0009]覆盖基板，其中凹部布置在覆盖基板的第一主表面区域中，并且贯穿式开口布置在第一主表面区域中的凹部与覆盖基板的第二主表面区域之间，其中覆盖基板的第一主表面区域接合(熔融接合
‑
晶圆接合)到传感器基板的第一主表面区域，其中传感器构件布置在覆盖基板的凹部下方；
[0010]参考传感器构件，其具有在参考传感器基板的第一主表面区域上的参考热辐射发射器、参考滤光器结构、参考波导结构和参考热辐射检测器，以及
[0011]参考覆盖基板，其中参考凹部布置在参考覆盖基板的第一主表面区域中，其中参考覆盖基板的第一主表面区域接合到参考传感器基板的第一主表面区域，并且其中参考覆盖基板的第一主表面区域中的参考凹部形成参考传感器构件的密封腔。
[0012]因此，实施例提供了一种单片式流体传感器系统和一种用于制造这样的单片式流体传感器系统的方法，其中传感器系统包括以单片方式布置的传感器构件和参考传感器构
件，即，相应基板或半导体基板(晶圆或半导体晶圆)彼此接合(晶圆级的熔融接合或晶圆接合)，以提供所得到的单片式流体传感器系统。
[0013]单片式流体传感器系统和用于制造这样的单片式流体传感器系统的方法为工业行业提供了选择性且高效的流体传感器系统的廉价的单片式片上集成。
附图说明
[0014]参考附图和绘图详细描述了本单片式流体传感器系统和用于制造单片式流体传感器系统的方法的实施例，在附图中：
[0015]图1示出了根据一个实施例的单片式流体传感器系统的示意性平面图(俯视图)；
[0016]图2a示出了根据一个实施例的单片式流体传感器系统的不同示例性波导类型的不同示意性3D表示；
[0017]图2b示出了根据一个实施例的条形波导(strip waveguide)和缝隙波导(slot waveguide)的示例性示意性截面图以及在谐振波长λ0处的相应倏逝场(evanescent field)的模拟；
[0018]图3a
‑
图3e示出了根据一个实施例的图1的单片式流体传感器系统的示意性截面图；
[0019]图4a
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图4b示出了根据一个实施例的用于制造单片式流体传感器系统的方法的原理流程图；
[0020]图5a示出了根据另一个实施例的单片式流体传感器系统的示意性截面图；
[0021]图5b示出了根据另一个实施例的单片式流体传感器系统的不同基板(晶圆——在接合工艺之前)的分解图；
[0022]图6示出了根据另一个实施例的用于制造(图5a
‑
图5b的)单片式流体传感器系统的另一方法的示意流程图；
[0023]图7a示出了根据另一个实施例的单片式流体传感器系统的示意性截面图；
[0024]图7b示出了根据另一个实施例的单片式流体传感器系统的不同基板(晶圆——在接合工艺之前)的分解图；以及
[0025]图8示出了根据另一个实施例的用于制造图7a
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图7b的单片式流体传感器系统的方法的示意性过程流程。
[0026]在下面的描述中，使用附图进一步详细地讨论实施例，其中在附图和说明书中，相同的要素和具有相同功能和/或相同技术或物理效果的要素被提供有相同的附图标记或以相同的名称标识。因此，不同实施例中所示的这些要素及其功能的描述实际上是可以相互交换的，或者可以在不同实施例中被应用到彼此。
具体实施方式
[0027]在下面的描述中，详细讨论各实施例，然而，应当理解，各实施例提供了可以在多种半导体器件中实现的很多适用概念。所讨论的具体实施例仅仅是制造和使用本概念的具体方式的说明，并不限制实施例的范围。在以下实施例的描述中，具有相同功能的相同或类似要素具有与其相关联的相同的附图标记或相同的名称，并且将不会对于每个实施例重复对这些要素的描述。此外，除非另有特别说明，否则下文中描述的不同实施例的特征可以彼
中的参考凹部142形成用于参考传感器构件(参考路径)130的密封(例如，密闭)腔(＝结构化腔)144。参考覆盖基板不包括贯穿式开口，并且因此构成密封腔144，其中参考传感器腔144与环境之间没有流体交换。
[0038]根据一个实施例，传感器构件110的波导结构113可以(可选地)包括第一波导部分113
‑
1和第二波导部分113
‑
2，这两个波导部分光学地布置在热辐射发射器111与热辐射检测器114之间。因此，热辐射发射器111(通过第一滤光器结构部分112
‑
1和第二滤光器结构部分112
‑
2)耦合到两个波导部分113
‑
1、113
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2中，这两个波导部分通向热辐射检测器114。两个波导部分113
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1、113
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2可以具有(平行于参考平面)L形或弧形，使得两个波导部分113
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1、113
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2每个通向热辐射检测器114。
[0039]根据该实施例，参考传感器构件130的参考波导结构133可以(可选地)包括第一参考波导部分133
‑
1和第二参考波导部分133
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2，这两个参考波导部分光学地布置在参考热辐射发射器131与参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单片式流体传感器系统(100)，包括：传感器构件(110)，具有在传感器基板(115)的第一主表面区域上的热辐射发射器(111)、滤光器结构(112)、波导结构(113)和热辐射检测器(114)，覆盖基板(120)，其中凹部(122)布置在所述覆盖基板(120)的第一主表面区域中，并且贯穿式开口(126)布置在第一主表面区域中的所述凹部(122)与所述覆盖基板(120)的第二主表面区域之间，其中所述覆盖基板(120)的第一主表面区域接合到传感器基板(115、105)的第一主表面区域，并且其中所述传感器构件(110)布置在所述覆盖基板(120)的所述凹部(122)下方，参考传感器构件(130)，具有在参考传感器基板(135)的第一主表面区域上的参考热辐射发射器(131)、参考滤光器结构(132)、参考波导结构(133)和参考热辐射检测器(134)，以及参考覆盖基板(140)，其中参考凹部(142)布置在所述参考覆盖基板(140)的第一主表面区域中，其中所述参考覆盖基板(140)的第一主表面区域接合到所述参考传感器基板(135)的第一主表面区域，并且其中所述参考覆盖基板(140)的第一主表面区域中的所述参考凹部(142)形成用于所述参考传感器构件(130)的密封腔(144)。2.根据权利要求1所述的单片式流体传感器系统(100)，其中所述传感器构件(110)的元件和所述参考传感器构件(130)的参考元件具有相同的结构设置。3.根据权利要求1或2所述的单片式流体传感器系统(100)，还包括：底部基板(150、155)，其中所述底部基板(150、155)的第一主表面区域接合到所述传感器基板(115)的第二主表面区域，以及参考底部基板(160、155)，其中所述参考底部基板(160、155)的第一主表面区域接合到所述参考传感器基板(135)的第二主表面区域。4.根据前述权利要求中任一项所述的单片式流体传感器系统(100)，其中所述传感器基板(115)和所述参考传感器基板(135)被布置为形成公共系统基板(105)，其中所述覆盖基板(120)和所述参考覆盖基板(140)被布置为形成公共覆盖基板(145)，并且其中所述底部基板(150)和所述参考底部基板(160)被布置为形成公共底部基板(155)。5.根据权利要求1至3中任一项所述的单片式流体传感器系统(100)，其中所述传感器基板(115)和所述参考传感器基板(135)被布置为形成单独的系统基板，其中所述覆盖基板(120)和所述参考覆盖基板(140)被布置为形成单独的覆盖基板，并且其中所述底部基板(150)和所述参考底部基板(160)被布置为形成单独的底部基板。6.根据权利要求1或2所述的单片式流体传感器系统(100)，还包括：底部基板(155)，其中所述参考覆盖基板(140)的第二主表面区域接合到所述传感器基板(115)的第二主表面区域，并且其中所述底部基板(155)的第一主表面区域接合到所述参考传感器基板(135)的第二主表面区域。7.根据权利要求1或2所述的单片式流体传感器系统(100)，还包括：间隔物基板(155)，其中所述间隔物基板(155)的第一主表面区域接合到所述传感器基板(115)的第二主表面区域，并且其中所述间隔物基板(155)的第二主表面区...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：