差压传感器装置及相应的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种差压传感器装置和一种相应地制造方法。该差压传感器包括：一差压传感器芯片（１），该差压传感器芯片具有一第一压力加载区域（Ｂ）用于将作为待测量压力的第一压力（Ｐ１）加载至该差压传感器芯片（１）和一第二压力加载区域（Ｄ）用于将作为参考压力的第二压力（Ｐ２）加载至该差压传感器芯片（１）；一壳体（１３），该壳体部分地包围该差压传感器芯片（１）；其中，该壳体（１３）具有一通孔（１７），通过该通孔该第一压力加载区域（Ｂ）向外露出；并且其中，该壳体（１３）具有一个输入开口（１７ａ；１７ｂ），通过该输入开口该第二压力加载区域（Ｄ）向外露出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种差压传感器装置以及一种相应的制造方法。 尽管可以被用于任意的半导体芯片装置，还是要阐明本专利技术以及作为本专利技术为基础的问题涉及具有集成的差压传感器的微机械的硅半导体芯片装置。
技术介绍
DE 10 2004 051 468 Al公开了一种用于安装半导体芯片的方法，该方 法具有以下步骤提供一个半导体芯片，该半导体芯片具有一个表面，该表面具有一个 膜片区域和一个外围区域，其中，该外围区域具有一个装配区域，并且其 中， 一个空腔位于该膜片区域下方，该空腔一直延伸至该装配区域中并且 在那里通入一个幵口；设置一个衬底，该衬底具有一个表面，该表面具有一个凹陷；如此地将该半导体芯片的装配区域以倒装芯片技术安装在该衬底的表 面上，使得该凹陷的一个棱边位于该装配区域和该膜片区域之间并且该开口指向该衬底；用填料填充该装配区域，其中，该凹陷的棱边作为用于该填料的间隔 区域，使得该填料不进入该膜片区域；设置一个穿过该衬底至该空腔的开口的通孔。DE 10 2005 038 443 Al公开了一种具有衬底和壳体的传感器装置，其 中，该壳体在一个第一衬底区域中基本上完全地包围该衬底，并且其中， 该壳体在一个第二衬底区域中至少部分地设置有一个开口。该第二衬底区 域设置得在该开口的区域中从该壳体伸出。此外，所述文献还公开了，该 壳体在该衬底的至少一个主平面上间隔地、至少部分地包围该第二衬底区 域，使得由此形成一个通孔，该第二衬底区域单侧地伸入该通孔中。通常，当今借助压阻的转换元件大大地扩展了微机械的硅压力传感器。 为了制造膜片，例如通过各向异性的腐蚀在硅芯片中设置一个空腔。在此， 被阳极键合在晶片背面的玻璃板用于降低由焊剂或者粘剂引起的机械应力。该传感器芯片通常被焊在一个金属壳体中，例如T08，并且与一个金属罩紧密密封地焊接在一起。 一个替代的装配方法在于，将该传感器芯片贴在一个陶瓷壳体上或者一个预压注壳体(Premould-Gehause)中，并且为 了保护其免受环境影响而被用凝胶来钝化。WO 02/02458 Al中公开了一种绝对压力传感器芯片的制造，其中，膜 片由多孔硅制造，该多孔硅在外延层之前在该膜片区域中生成并且在外延 处如此围绕地设置，以至于形成一个空腔。
技术实现思路
作为本专利技术基础的构思在于，以开腔注模技术(Open-Cavity-Mould-Technik)构造具有一个突出的传感器区域的差压传感器芯片，并且设置有 一个用于在壳体中加载参考压力的第二压力端子。根据本专利技术的差压传感 器装置是耐介质的，并且也适合于含颗粒和腐蚀性的介质。与已公知的解决方案相比，按照权利要求1的、根据本专利技术的差压传 感器装置和按照权利要求ll的、相应的制造方法具有这样的优点即实现 了简单的、低成本的和对环境影响不敏感的结构。在注模时具有低封装成 本的优点。与没有第二压力端子的绝对压力传感器相比，除了用于打开一 个第二压力入口的、附加的硅分离步骤外，不需要其它的方法步骤。用于 打开该第二压力入口的腐蚀步骤不必穿过整个晶片地进行，而是仅穿过膜 片的厚度。这节省了工艺时间。介质中的颗粒引起的从该膜片空腔至该第 二压力入口的连接通道的潜在的堵塞可以被一个大面积的、网眼细密的滤 网或者网栅阻止。根据本专利技术的结构是耐介质的，因为电的端子(通常由铝制造)通过 注模质量被保护。压力介质仅能够接触到由硅或者氮化硅(钝化)制成的 表面。硅或者氮化硅是特别耐介质的，并且因此整个传感器是特别耐介质 的。不需要用于钝化电的芯片端子(焊盘)的凝胶。因此， 一个特别的优 点是对加速度的横向灵敏度很小以及在更高压力情况下的使用性。在凝 胶保护的传感器中，在突然的压力降低时凝胶的结构会被在此在凝胶中产 生的气泡破坏(类似于潜水病)。可以制造单晶的硅膜片。其特别的优点是， 高的机械强度或者其中掺杂的压电电阻的高的K因数。压力传感器的现有 制造工艺可以最大部分地保留。通过突出的芯片可以实现传感器膜片的好的应力脱耦。通过装配区域和膜片区域的空间距离降低了机械应力。可以 5fc柳品t^左;t主出的由的颍湖ll畺宋n龙兹ffi ，曰的瓶諧^倥.该腊片反城的/1,OA/ i JJ S I H J — l_i H J J乂、 V、J ' I ■，~i~> H H 一 乂乂 、 ' ,、II 'z、 ' , *-■ 7 , 、'—何结构可以任意地构造，但优选地是正方形、矩形或者圆形地构造。 在从属权利要求中有本专利技术相应主题的有利的进一步构型和改进。附图说明在附图中示出了本专利技术的实施例，并在以下描述中对其进行详细的阐述。附图示出图la， b:具有一个集成的差压传感器的微机械的硅半导体芯片装置的制造流程的一部分的示意性剖视图，该硅半导体芯片装置可被用于根据本专利技术的差压传感器装置；图2a， b:根据本专利技术的差压传感器装置的第一实施方式的示意性剖视图3:根据本专利技术的差压传感器装置的第二实施方式的示意性剖视图； 图4:根据本专利技术的差压传感器装置的第三实施方式的示意性剖视图； 图5:根据本专利技术的差压传感器装置的第四实施方式的示意性剖视图； 图6:根据本专利技术的差压传感器装置的第五实施方式的示意性剖视具体实施例方式在附图中，相同的参考标号标示相同的部件或者功能相同的部件。图la， b示出具有一个集成的差压传感器的微机械的硅半导体芯片装置的制造流程的一部分的示意性剖视图，该硅半导体芯片装置可被用于根据本专利技术的差压传感器装置。在图la， b中参考标号1表示具有一个分析处理电路区域A、 一个测 量压力输入区域或者测量压力加载区域B、 一个连接通道区域C和一个一 个参考压力输入区域或者参考压力加载区域D的硅半导体芯片。例如根据WO 02/02458的方法制造膜片5，在该膜片下面制造有一个 膜片空腔2、 一个连接通道3以及一个参考压力输入空间4。在该膜片5的 上侧设置有一些压阻式电阻6，该电阻的电特性被用于在该膜片5变形时用 于检测所施加的测量压力，其中，通过参考压力产生一个相应的反压力。参考标号8表示一个可选的集成的分析处理电路。在该膜片之上设置有一 个芯片钝化装置7，例如由氮化硅构成的芯片钝化装置。为了制造一个第二压力入口，在该芯片钝化层7的上面设置一个具有 掩模开口 9a的光掩模。随后进行沟道腐蚀步骤用以形成一个(图2至图6 中的参考标号10a)或者多个通道10 (例如栅状)，所述通道允许将一个外 部的参考压力施加到参考压力输入空间4上。这种差压传感器芯片1的工作原理在于待测量的压力施加在具有压 阻式电阻6的膜片5的区域中，并且同时一个参考压力施加在开口 10a或 者10的区域中。为了避免所述连接通道可能将应力耦合入压阻式元件6中， 有利的是，连接通道3设置在距所述压阻元件6的合适的距离上(参见图 2b)。如果膜片5在该第二压力端子区域4中不是完全被去除，而是产生一 个栅，则可以阻止颗粒的侵入。如果在这个栅中大面积地设置非常多、非 常小的入口，则也可以减弱该栅的损耗，类似于凝胶钝化中那样。图2a， b示出了根据本专利技术的差压传感器装置的第一实施方式的示意 性剖视图。根据图2a，通过将一个粘剂层15设置在一个具有端子区域11和装配 区域lla的引线框的装配区域lla上进本文档来自技高网...

【技术保护点】
差压传感器装置，具有：　一差压传感器芯片（１），该差压传感器芯片具有一用于对该差压传感器芯片（１）加载一作为待测量压力的第一压力（Ｐ１）的第一压力加载区域（Ｂ）和一用于对该差压传感器芯片（１）加载一作为参考压力的第二压力（Ｐ２）的第二 压力加载区域（Ｄ）；　一壳体（１３），该壳体部分地包围该差压传感器芯片（１）；其中，该壳体（１３）具有一通孔（１７），通过该通孔该第一压力加载区域（Ｂ）向外露出；并且其中，该壳体（１３）具有一输入开口（１７ａ；１７ｂ），通过该输入开口 该第二压力加载区域（Ｄ）向外露出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-5-15 102007022852.11.差压传感器装置，具有一差压传感器芯片(1)，该差压传感器芯片具有一用于对该差压传感器芯片(1)加载一作为待测量压力的第一压力(P1)的第一压力加载区域(B)和一用于对该差压传感器芯片(1)加载一作为参考压力的第二压力(P2)的第二压力加载区域(D)；一壳体(13)，该壳体部分地包围该差压传感器芯片(1)；其中，该壳体(13)具有一通孔(17)，通过该通孔该第一压力加载区域(B)向外露出；并且其中，该壳体(13)具有一输入开口(17a；17b)，通过该输入开口该第二压力加载区域(D)向外露出。2. 根据权利要求l所述的差压传感器装置，其特征在于，该第一压力 加载区域(B)单侧地伸入该通孔(17)中。3. 根据权利要求1或2所述的差压传感器装置，其特征在于，该壳体 (13)由一压注材料构成。4. 根据以上权利要求中任一项所述的差压传感器装置，其特征在于， 在该输入开口 (17a; 17b)上方，在该壳体(13)上设置一过滤器(19)。5. 根据以上权利要求中任一项所述的差压传感器装置，其特征在于， 一与该差压传感器芯片(1)电连接的分析处理芯片(la)被该壳体(13) 至少部分地包围。6. 根据以上权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：H本泽尔，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]