[發明專利]基于溝槽的微機電換能器及制造該微機電換能器的方法

在審

• 申請號: 201810253119.8
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108793055A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: M·亞巴西加瓦蒂;D·卡爾塔比亞諾;A·A·波馬里科;G·羅塞利
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張昊

本公開涉及基于溝槽的微機電換能器及制造該微機電換能器的方法。例如，一種微機電換能器包括：半導體本體，具有彼此相對的第一表面和第二表面；第一結構本體，耦合至半導體本體的第一表面；第一密封腔，位于半導體本體和第一結構本體之間；以及活躍區域，容納在第一密封腔中，包括至少兩個溝槽以及溝槽之間的傳感器元件。溝槽沿著從半導體本體的第一表面朝向第二表面的垂直方向延伸。

技術領域

本公開涉及微機電換能器以及用于制造微機電換能器的方法。具體地，本公開涉及基于溝槽的壓力或力傳感器及其制造方法。

背景技術

如已知的，可以利用微加工技術來制造集成壓力傳感器。這些傳感器通常包括懸置在硅本體中設置的腔之上的薄膜或隔膜。在薄膜內形成壓敏元件，它們連接到一起形成惠斯通橋。當經歷壓力時，薄膜經歷變形，引起壓敏元件的電阻的變化，由此引起惠斯通橋的失衡。作為備選，可用電容傳感器，其中薄膜提供電容器的第一板，通過固定參考坐標提供第二板。在使用期間，薄膜的變形生成電容器的電容的變化，這可以被檢測到并且與施加在薄膜上的壓力相關聯。

然而，迄今為止這些半導體傳感器本身不用于測量高壓，因為它們通常具有低滿標值。因此，對于高壓應用來說，壓敏電阻器形成在N型硅本體的表面處，例如通過P+注入形成。

在美國專利第5,773,728號中提供了制造技術和應用的示例。根據美國專利第5,773,728號的公開，適合于高壓應用的半導體傳感器包括位于直接連接至硅襯底的表面的應變儀(strain gauge)的頂部上的壓敏電阻器。由(i)應變儀、(ii)它們之間的溝槽以及(iii)壓敏電阻器組成的活躍(active)區域被暴露給環境。保護結構的存在誘發所述活躍區域上的損傷或泄露的風險，阻礙傳感器在嚴酷環境中的可靠使用。

本發明的申請人已知凝膠可用于保護活躍區域。然而，保護凝膠會在高溫和/或高壓的條件下或者當在液體靜壓力應用中與特定流體接觸時被損傷或去除。此外，所述保護凝膠將填充活躍區域中的溝槽，影響它們的行為。

發明內容

本公開的一個或多個實施例提供了一種微機電換能器以及用于制造微機電換能器的方法，以克服先前說明的問題。具體地，本公開的一個或多個實施例提供了用于保護壓阻壓力傳感器的活躍區域的備選解決方案，其克服了上面提到的缺陷。

根據本公開，如所附權利要求中限定的，提供了微機電換能器以及用于制造微機電換能器的方法。

附圖說明

為了更好地理解本公開，現在僅通過非限制性示例并且參照附圖來描述優選實施例，其中：

圖1是根據本公開的一個實施例的微機電換能器的截面圖；

圖2是圖1的微機電換能器的頂視圖；

圖3是用作圖1的微機電換能器的讀出電路的惠斯通橋的電路表示；

圖4是根據本公開的另一實施例的微機電換能器的截面圖；

圖5是根據本公開的又一實施例的微機電換能器的截面圖；

圖6是圖5的微機電換能器在用作壓力傳感器期間的截面圖；

圖7是圖6的微機電換能器的頂視圖；

圖8是根據本公開的又一實施例的微機電換能器沿著圖9的切割線VIII-VIII截取的截面圖；

圖9是圖8的微機電換能器的頂視圖；

圖10是根據本公開的又一實施例的沿著圖11的切割線X-X截取的截面圖；

圖11是圖10的微機電換能器的頂視圖；以及

圖12至圖15以頂視圖示出了圖1、圖4、圖5和圖8的微機電換能器的傳感器元件的相應布局。