[發明專利]具有改進的凹部或者空腔結構的微型機械裝置

有效

• 申請號: 201580075995.0
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN107209077B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: C.斯圖爾特
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;鄧雪萌

本發明提供了一種傳感器，其包括第一襯底和第二襯底。所述第一襯底包括第一側和相對的第二側，其中，所述第一側具有凹部。所述凹部由一個或者多個側壁和底壁限定。所述側壁中的一個或者多個大體上垂直于所述底壁。感測膜片限定在所述第一襯底的所述第二側與所述凹部的所述底壁之間。凸起從所述凹部的所述底壁延伸。所述第二襯底可以包括第一側和相對的第二側，其中，所述第一側具有凹部?？梢詫⑺龅谝灰r底的所述第一側固定到所述第二襯底的所述第一側，從而使所述第一襯底中的所述凹部面向所述第二襯底中的所述凹部并且與所述第二襯底中的所述凹部流體連通。

技術領域

本公開大體上涉及微機電系統（MEMS），并且更具體地涉及具有改進的凹部或者空腔結構的微機電系統。

背景技術

微機電系統（MEMS）廣泛用于各種應用，包括：例如，商業、汽車、航天、工業和醫療應用。微機電系統（MEMS）可以包括通過使用微制造技術而制造的微型機械和機電元件（即，裝置和結構）。MEMS系統可以包括各種裝置和/或系統，其包括微傳感器和微致動器。

示例MEMS微傳感器是壓力傳感器。該壓力傳感器通常是通過將凹部各向異性地蝕刻到硅襯底管芯的背面中，留下薄的柔性膜片而形成的。在操作時，將膜片的至少一個表面暴露于輸入壓力。膜片根據輸入壓力的大小偏轉，并且該偏轉引起壓敏電阻器的電阻發生變化。壓敏電阻器的電阻的變化反映為至少部分地由壓敏電阻器形成的電阻電橋的輸出電壓信號的變化。在一些情況下，通過添加支撐凸起將膜片制造得更薄，這樣做可以幫助提高平板膜片上的膜片的敏感度。

MEMS管芯的成本通常直接與管芯大小相關。具有凹部或者空腔的MEMS裝置（諸如，壓力傳感器或者其它MEMS裝置）的管芯大小通常由凹部或者空腔的結構決定。在幫助減小管芯大小的同時仍然實現良好的裝置性能的具有改進的凹部或者空腔結構的MEMS裝置將是可取的。

發明內容

本公開大體上涉及微機電系統（MEMS），并且更具體地涉及具有改進的凹部或者空腔結構的微機電系統。

示例MEMS裝置是壓力傳感器。雖然壓力傳感器在本文中用于說明性目的，但是可以預期的是，根據需要本公開可應用于任何合適的MEMS裝置。說明性壓力傳感器可以包括第一襯底（substrate）和第二襯底。第一襯底可以具有第一側和相對的第二側。第一側可以具有凹部。該凹部可以由一個或者多個側壁和底壁限定，其中，一個或者多個側壁大體上垂直于底壁。感測膜片可以限定在第一襯底的第二側與凹部的底壁之間。在一些情況下，凸起可以從凹部的底壁延伸到凹部中。凸起可以由側壁限定，其中，凸起的側壁可以大體上垂直于凹部的底壁。第二襯底可以包括第一側和相對的第二側。第一側可以具有凹部?？梢詫⒌谝灰r底的第一側固定到第二襯底的第一側，從而使第一襯底中的凹部面向第二襯底中的凹部并且與第二襯底中的凹部流體連通，形成壓力傳感器裝置。

在另一示例中，傳感器可以包括傳感器本體，該傳感器本體具有第一側和第二側。密封的嵌入式空腔可以位于傳感器本體的第一側和第二側之間，其中，感測膜片在密封的嵌入式空腔與傳感器本體的第一側之間。嵌入式空腔的范圍可以由一個或者多個側壁、靠近（towards）傳感器本體的第一側的頂壁、以及靠近傳感器本體的第二側的底壁限定。在一些情況下，凸起可以從感測膜片延伸并延伸到嵌入式空腔中，但并不一直延伸到嵌入式空腔的另一側。凸起可以沿感測膜片側向延伸并且可以在一個、兩個、三個、四個、五個或者更多個離散位置與嵌入式空腔的側壁中的一個或者多個側壁相交。在一些情況下，凸起可以由側壁限定，其中，凸起的側壁大體上垂直于嵌入式空腔的頂壁。

形成傳感器的示例方法可以包括：在絕緣體上硅（SOI）襯底的外延層中蝕刻出凹部。SOI晶片可以包括襯底層和外延層，其中，氧化層在襯底層與外延層之間。蝕刻的凹部可以限定出感測膜片和該感測膜片的凸起的范圍。該方法可以進一步包括：將凹部蝕刻到第二襯底中并且將絕緣體上硅（SOI）襯底固定到第二襯底，從而使絕緣體上硅（SOI）襯底的外延層中的凹部面向第二襯底中的凹部并且與第二襯底中的凹部流體連通。該方法可以進一步包括：去除絕緣體上硅（SOI）襯底的襯底層。