传感器器件和方法技术

本发明专利技术公开了传感器器件和方法。一种传感器器件包括半导体芯片。所述半导体芯片具有对于机械载荷敏感的感测区域。柱被机械地耦合到所述感测区域。

【技术实现步骤摘要】
传感器器件和方法
本专利技术涉及传感器器件，并且在特定实施例中涉及感测机械载荷（例如力、压力、张力、应力、弯曲、偏转、应变、伸长、加速度等等）的技术。
技术介绍
在传感器器件的开发中，特别是当设计传感器器件的功能、灵敏度和封装时，可能将特殊要求纳入考虑。传感器器件的制造商和消费者都期望廉价的、尺寸上减小的、并且仍然具有增加的器件功能的传感器器件。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种传感器器件。所述传感器器件包括：半导体芯片，所述半导体芯片具有对于机械载荷敏感的至少一个感测区域；以及机械地耦合到所述至少一个感测区域的至少一个柱。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造传感器器件的方法。所述方法包括：提供半导体芯片，所述半导体芯片具有对于机械载荷敏感的至少一个感测区域；以及形成机械地耦合到所述至少一个感测区域的至少一个柱。根据本专利技术的又一方面，提供一种传感器器件。所述传感器器件包括：半导体芯片，所述半导体芯片包括感测单元的阵列，其中，每个感测单元包括第一沟道晶体管和第二沟道晶体管，其中所述第一沟道晶体管和所述第二沟道晶体管的沟道具有不同的取向。根据本专利技术的又一方面，提供一种传感器器件。所述传感器器件包括：半导体芯片，所述半导体芯片包括感测单元的阵列，每个感测单元包括第一沟道晶体管和第二沟道晶体管；柱的阵列，其中每个柱被机械地耦合到所述第一沟道晶体管或所述第二沟道晶体管。附图说明附图被包括以提供对实施例的进一步理解，以及附图被结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图示出实施例，并且与描述一起用来解释实施例的原理。其他实施例以及实施例的许多预期优点将容易被认识到，因为通过参照下列详细描述，它们变得更好理解。附图的元件不一定是相对于彼此按比例的。相似的附图标记表示对应的类似部分。图1示意性地示出根据一个实施例的具有感测区域的传感器芯片的顶视图；图2示意性地示出根据一个实施例的半导体芯片和多柱结构的透视图；图3示意性地示出根据一个实施例的具有感测单元的阵列的传感器芯片的顶视图；图4示意性地示出根据一个实施例的感测单元的顶视图；图5示意性地示出根据一个实施例的示例性测量电路的电路图；图6示意性地示出半导体芯片表面上的差应力的分布；图7示意性地示出根据一个实施例的传感器器件的剖面图；图8示意性地示出根据一个实施例的传感器器件的透视图；图9示意性地示出根据一个实施例的传感器器件的剖面图；图10示意性地示出根据一个实施例的传感器器件的剖面图；图11示意性地示出根据一个实施例的传感器器件的剖面图；图12示意性地示出根据一个实施例的传感器器件的顶视图；以及图13示出根据一个实施例的制造传感器器件的方法。具体实施方式在下列详细描述中参照了形成其一部分的附图，在附图中通过说明示出其中可以实践本专利技术的具体实施例。在这方面，参照所描述的附图的取向使用了诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前导”、“拖尾”之类的方向性术语。因为实施例的部件可以被定位成许多不同取向，所以使用方向性术语是为了说明的目的，而绝非进行限制。应当理解，在不背离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以做出结构的或逻辑的改变。因此下列详细描述不应当在限制性意义上来理解，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。应当理解，在这里所描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合，除非另有明确地说明。如在本说明书中所采用的，术语“耦合”和/或“连接”不意图在总体上是指元件必须被直接地耦合或连接在一起；中间元件可以被提供在“耦合”或“连接”的元件之间。然而，尽管不限于该含义，但是术语“耦合”和/或“连接”也可以被理解成可选地公开了其中元件被直接地耦合或连接在一起而没有在“耦合”或“连接”的元件之间提供的中间元件的实施。这同时适用于机械和电耦合或连接。在下面描述包含半导体芯片的传感器器件的实施例。半导体芯片可以属于不同类型，可以通过不同技术制造，并且例如可以包括集成的电、电光或机电电路和/或无源器件。半导体芯片例如可以被设计成包括逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、存储器电路或集成无源器件中的一个或多个。半导体芯片可以包括控制电路、微处理器或微机电部件。半导体芯片不需要由特定半导体材料（例如Si、SiC、SiGe、GaAs、AlGaAs）制造，以及此外可以包含并非半导体的无机和/或有机材料，举例来说，比如绝缘体、塑料或金属。在这里所描述的传感器器件可以包括易于感受到机械载荷的感测区域。可以通过作用在其上的力将机械载荷施加到所述感测区域。所述力例如可以与作用在感测区域上的应力（举例来说，比如压力、弯曲、偏转、张力等等）相关联。在这里所描述的传感器器件可以包括机械地耦合到半导体芯片的一个或多个柱。（一个或多个）柱与半导体芯片之间的机械耦合可以被配置成将力从（一个或多个）柱传递到半导体芯片。举例来说，可以在（一个或多个）柱与半导体芯片的晶格之间实施力锁合连接。典型地，这样的力锁定连接可以被适配成在（一个或多个）柱的致动下在半导体晶格中引入应力。在这里所描述的传感器器件可以使用感测半导体芯片的感测区域上的机械载荷的各种技术。在下面所描述的传感器器件可以感测多种量，举例来说，例如上面提到的量。它们还可以感测被转换成力的量，举例来说，比如膨胀/收缩、加速度、流量、微粒数目等等。此外，它们可以被用在多种不同的应用中，举例来说，比如位移或应变测量传感器、用于流体的流量计、微粒计数器、加速度传感器等等。此外，还可以对量进行定向测量，即各种传感器器件可以典型地允许定向测量。图1以剖面示意性地示出传感器器件100。传感器器件100包括具有感测区域11的半导体芯片10。此外，传感器器件100可以包括被机械地耦合到感测区域11的柱12。半导体芯片10的感测区域11对机械载荷敏感。举例来说，感测区域11可以被配置成嵌入一个或多个集成电路器件13，所述集成电路器件13对施加到半导体芯片10的感测区域11的应力敏感。在一些实施例中，应力敏感集成电路器件13可以由一个或多个晶体管实施。举例来说，沟道晶体管（举例来说，例如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管））显示出与施加到晶体管的沟道区域的应力有关的电特性。更具体来说，沟道晶体管的电导率取决于存在于半导体芯片10的感测区域11中的应力的数量和方向（相对于沟道的延伸）。柱12被配置成将机械应力传递到半导体芯片10的感测区域11，以及将应力引入到包括应力敏感集成电路器件13的半导体芯片10的感测区域11中。应当注意，柱12可以被配置成将定向应力传递到感测区域11。更具体来说，柱12可以被配置成传递作为在垂直于半导体芯片10的上表面14的方向上的压力或张力而作用的应力。此外，柱12可以被配置成将机械应力传递并引入到其取向与半导体芯片10的上表面14基本上平行的感测区域11中。举例来说，这样的侧向应力可以由柱12的侧向偏转来生成。此外应当注意，由柱12传递并引入到感测区域11中的应力的方向可以由在垂直于上表面14的方向上的第一分量、在平行于半导体芯片10的上表面14的方向上的第二分量以及指示在由半导体芯片10的上表面14限定的平面内的应力的方向的第三分量（例如角分量，如果使用极坐标的话）组成。应力敏感集成电路器件13可以对施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器器件，包括：半导体芯片，所述半导体芯片具有对于机械载荷敏感的至少一个感测区域；以及机械地耦合到所述至少一个感测区域的至少一个柱。

【技术特征摘要】
2012.01.25 US 13/3583161.一种传感器器件，包括：半导体芯片，所述半导体芯片具有对于机械载荷敏感的至少一个感测区域,至少一个感测区域位于与半导体芯片的上表面相邻的半导体芯片的块状部分中，其中具有沟道区域的晶体管嵌入在所述至少一个感测区域中；以及牢固地固定到所述至少一个感测区域处的半导体芯片的块状部分的至少一个柱，该至少一个柱被布置在半导体芯片的上表面上直接在所述至少一个感测区域之上，其中该至少一个柱具有5和40之间的高宽比例，并且其中该至少一个柱被配置成将该至少一个柱的强制侧向偏转生成的外部应力引入到晶体管的沟道区域中。2.根据权利要求1所述的传感器器件，还包括：嵌入在所述至少一个感测区域中的第一晶体管；以及嵌入在所述至少一个感测区域中的第二晶体管，所述第一和所述第二晶体管具有不同的取向。3.根据权利要求1所述的传感器器件，其中，所述半导体芯片包括位于所述至少一个感测区域中的感测单元的阵列。4.根据权利要求3所述的传感器器件，其中，所述感测单元的阵列中的每个感测单元包括集成电路。5.根据权利要求1所述的传感器器件，其中，晶体管是CMOS晶体管，所述CMOS晶体管具有被配置成随着所述机械载荷而变化的沟道维度。6.根据权利要求1所述的传感器器件，其中，所述至少一个柱包括电介质材料。7.根据权利要求6所述的传感器器件，其中，所述至少一个柱包括光致抗蚀剂。8.根据权利要求1所述的传感器器件，其中，所述至少一个柱包括金属材料。9.根据权利要求1所述的传感器器件，还包括嵌入所述至少一个柱的主体。10.根据权利要求1所述的传感器器件，还包括机械地耦合到所述至少一个柱的末端的结构元件，所述末端远离所述至少一个感测区域。11.根据权利要求10所述的传感器器件，其中，所述结构元件包括朝向所述半导体芯片的第一表面，以及其中，至少一个接合元件被配置成机械地耦合到所述至少一个柱的所述末端。12.根据权利要求10所述的传感器器件，其中，所述结构元件被配置成相对于所述半导体芯片是可移动的。13.根据权利要求10所述的传感器器件，其中，所述结构元件被配置成固定到相对于所述半导体芯片的位置。14.根据权利要求1所述的传感器器件，其中，所述传感器器件包括力传感器、加速度传感器、流量速率传感器、或微粒计数器。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：K埃利安，FP卡尔茨，H托伊斯，
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：