[發明專利]具有集成多個刺激感測能力的MEMS傳感器裝置

在審

• 申請號: 201610925667.1
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN107032289A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李豐園;C·S·達沃森;A·C·邁克奈爾;A·S·薩立安;M·E·施拉曼
• 申請（專利權）人: 飛思卡爾半導體公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00;G01C19/00;G01L1/14;G01P15/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 金曉

技術領域

本發明大體上涉及微機電(MEMS)傳感器裝置。更確切地說，本發明涉及具有集成多個刺激感測能力的MEMS傳感器裝置。

背景技術

微機電系統(MEMS)裝置為具有嵌入式機械組件的半導體裝置。MEMS裝置包括(例如)壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、麥克風、數字鏡面顯示器、微射流裝置等。MEMS裝置用于多種產品中，例如汽車安全氣囊系統、汽車內控制應用程序、導航、顯示系統、噴墨盒等。

隨著MEMS傳感器裝置的使用繼續增加且多樣化，越來越強調高級硅MEMS傳感器裝置發展成能夠以增強了的敏感度感測不同的物理刺激，并且能夠將這些傳感器集成到同一微型化的封裝中。這些努力主要由汽車、醫學、商業和消費品的現有和潛在大容量應用驅動。

發明內容

本發明提供了一種微機電系統(MEMS)傳感器裝置，包括：裝置結構，其包括：襯底，其具有延伸穿過所述襯底的端口；可移動元件，其被定位成在所述襯底的表面上方與所述襯底的所述表面間隔開，所述端口位于所述可移動元件下面；與所述可移動元件間隔開的第一傳感元件；以及跨越所述端口的第二傳感元件，其中所述端口將所述第二傳感元件暴露于來自外部環境的刺激。

附圖說明

附圖用來另外示出各種實施例并解釋根據本發明的所有各種原理和優點，在附圖中類似附圖標記貫穿不同的視圖指代相同的或功能類似的元件，各圖不必按比例繪制，附圖與下文的詳細描述一起并入本說明書并且形成本說明書的部分。

圖1示出了根據實施例的具有集成多個刺激感測能力的微機電系統(MEMS)傳感器裝置的代表性截面側視圖；

圖2示出了圖1的MEMS傳感器裝置的裝置結構的俯視圖；

圖3示出了可在圖1的MEMS傳感器裝置內實施的裝置結構的俯視圖；

圖4示出了根據另一實施例的具有集成多個刺激感測能力的MEMS傳感器裝置的代表性截面側視圖；

圖5示出了圖4的MEMS傳感器裝置的裝置結構的俯視圖；

圖6示出了可在圖4的MEMS傳感器裝置內實施的裝置結構的俯視圖；

圖7示出了根據另一實施例的具有集成多個刺激感測能力的MEMS傳感器裝置的代表性截面側視圖；以及

圖8示出了包括MEMS傳感器裝置的系統的框圖。

具體實施方式

實施例需要具有多個刺激感測能力的微機電系統(MEMS)傳感器裝置，所述裝置尺寸緊湊、持久，并且利用現有制造技術可以具有成本效益地制出。具體來說，MEMS傳感器裝置具有至少兩個傳感器，其中的每一個感測不同的物理刺激。通過使用在這兩個傳感器之間共享的至少一個電極，在MEMS傳感器裝置中實現集成傳感能力。在實施例中，這兩個傳感器將可移動元件(有時被稱作質量塊)用作共享電極。更具體地說，可移動元件和與可移動元件間隔開的傳感元件形成慣性傳感器，所述慣性傳感器適用于感測當可移動元件相對于傳感元件移動時的運動刺激。另外，可移動元件和另外的傳感元件形成壓力傳感器。壓力傳感器使用跨越MEMS傳感器裝置中的端口的隔膜，其中端口將隔膜暴露于外部環境。隔膜可響應于外部壓力刺激而移動，并且壓力傳感器感測當另外的傳感元件連同隔膜一起相對于可移動元件移動時的壓力刺激。

提供本發明以通過能夠實現的方式對在應用時制作和使用根據本發明的各種實施例的最佳模式進行解釋。另外提供本發明以加強對本發明的創造性原理和優點的理解和了解，而不是以任何方式限制本發明。本發明僅通過所附權利要求書限定，所附權利要求書包括在發布的本申請案和那些權利要求的所有等效物的未決期間進行的任何修正。

參看圖1和2，圖1示出了根據實施例的具有集成多個刺激感測能力的MEMS傳感器裝置20的代表性截面側視圖，以及圖2示出了MEMS傳感器裝置20(圖1)的裝置結構22的俯視圖。使用各種底紋和/或陰影線以區分MEMS傳感器裝置的不同元件來說明圖1和2與之后的圖3到7，如下文將論述。可利用當前和未來的沉積、圖案化、蝕刻等微機械加工技術來產生結構層內的這些不同元件。另外應當理解，關系術語在本文中的使用(如果存在的話)，例如第一和第二、頂部和底部及其類似物，僅用于區分一個實體或動作與另一個實體或動作，而不必需要或意指在這種實體或動作之間的任何實際這種關系或次序。