[發明專利]多傳感器集成電路設備

有效

• 申請號: 201180042272.2
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN103081110A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: N·A·凱斯特利;D·斯庫爾尼克
• 申請（專利權）人: 馬克西姆綜合產品公司
• 主分類號: H01L31/00
• 分類號: H01L31/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

相關申請

本申請要求由相同的發明人在2010年7月23日提交的且名稱為“Multi-Sensor?Integrated?Circuit?Device”的美國臨時申請序列號61/367344的優先權。本申請通過參考整體結合美國臨時申請序列號61/367344。

技術領域

本發明涉及一種用于電子設備的傳感器。更具體地，本發明涉及一種多傳感器集成電路設備。

背景技術

傳感器是接收并響應信號或刺激的設備。此處，術語“刺激”意思是需要轉換為電形式的屬性或數量。因此，傳感器可以定義為接收信號并將其轉換為可以進一步用于電子設備的電形式。傳感器以如下方式區別于換能器：換能器將能量的一種形式轉換為其他形式，然而傳感器僅僅將接收到的信號轉換為電形式。

存在許多種類型的傳感器。例如，存在響應于光、動作、溫度、磁場、重力、濕度、振動、加速度、壓強、電場、聲音和周圍環境的其他物理方面的傳感器。

傳感器可以由分離部件制成，或者可以制成為集成電路設備，例如圖1的集成電路設備10。集成電路設備10典型地包括包圍半導體管芯14（以虛線示出）的電絕緣封裝12以及若干與半導體管芯14耦合且伸出封裝12外的導電引線16。封裝12可以非常小，例如2mm×2mm，并且半導體管芯14甚至可以更小，例如100μm×100μm。

形成為集成電路設備的傳感器可以廉價地大量生產且非常堅固。這些因素，連同它們的小尺寸，使得它們對于在諸如膝上型電腦和移動電話之類的便攜式電子設備中的使用而言引人注目。

集成電路設備傳感器包括光（“光學”）傳感器、磁場（“磁”）傳感器、溫度傳感器等。這些集成電路設備通常僅僅專用于特定的感測功能。因為各種傳感器類型具有不同的制造和環境要求，所以每個集成電路設備僅僅提供一種傳感器類型。

圖2以概念性的形式示出了現有技術的包括單個傳感器類型塊18、控制塊20和調節塊22的管芯14’。例如，單個傳感器類型可以是包括傳感器塊18的若干環境光傳感器（ALS）光電二極管單元。在該示例中，控制塊20可以控制光電二極管單元之間的互連并且調節塊22可以“調節”光電二極管單元的輸出信號。“調節”的意思是在從集成電路設備12輸出之前以某種方式對傳感器的輸出進行增強、組合或修改。調節本質上可以是模擬和/或數字的。例如，放大是模擬調節的常見形式，而模數轉換（ADC）是模/數調節的常見形式。

圖3A和3B示出了現有技術的ALS光電二極管單元24，所述ALS光電二極管單元24可以形成傳感器塊18的一個單元，如上文所提及的那樣。圖3A是單元24的頂部平面視圖，并且圖3B是沿著圖3A的線3B-3B取得的截面圖。在該示例中，單元24包括：N型襯底28、第一P阱30、第二P阱32和蓋層34。N型襯底典型地包括摻雜硅，雖然如本領域技術人員將認識到的，也可以使用其他半導體材料。而且，襯底和阱的極性可以是相反的。蓋層34是半透明的，使得光L可以穿透蓋層34至下面的層?！肮狻钡囊馑际堑湫偷胤秶鸀閺募t外（IR）直至紫外（UV）光譜的電磁輻射，當然包括可視光。光L進入蓋層34下面的層的穿透的深度依賴于其波長，其中更長的波長的光穿透更深。蓋層34可以用作濾波器以改變光L的光譜，從而可以將單元24調節為對特定波長的光比其它光敏感。例如ALS光電二極管單元24的ALS光電二極管單元的制造和使用對本領域技術人員而言是公知的。

非限制性地舉例而言，圖4A和4B示出了可能形成圖1的傳感器塊18的一個單元的霍爾效應磁傳感器36。圖4A是霍爾效應單元36的頂部平面視圖，而圖4B是沿著圖4A的線4B-4B取得的截面圖。單元36包括：N型襯底40、四個N+區域42、44、46和48以及蓋層50。N型襯底40典型地是硅，例如N摻雜硅晶片，雖然如本領域技術人員將認識到的，也可以使用其他半導體材料。蓋層50典型地是不透明的，從而基本上阻止光L沖擊下面的層以避免對霍爾效應磁體傳感器的合適功能的潛在的干擾。例如，蓋層50可以是例如鋁的金屬層。然而，如果管芯封裝在不透明的封裝中，蓋層50無需是不透明的或者可以被省略。例如霍爾效應單元36之類的霍爾效應磁傳感器的制造和使用對本領域技術人員而言是公知的。對于給定的磁傳感器，在不存在磁場的情況下輸入電流導致已知的電壓。當磁場存在時，通過與已知電壓比較來測量偏移電壓。偏移電壓的大小與磁場成比例。