專利名稱：Mems壓力傳感器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及微機(jī)電(MEMQ傳感器件。更具體地，本發(fā)明涉及制造MEMS壓力傳感器件的方法。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ器件是嵌入有機(jī)械零件的半導(dǎo)體器件。MEMS器件被使用在諸如汽車安全氣囊系統(tǒng)、汽車中的控制應(yīng)用、導(dǎo)航、顯示系統(tǒng)、噴墨盒等等的產(chǎn)品中。由于電容感測式MEMS器件設(shè)計的低溫度靈敏性、小尺寸以及適于低成本大批量生產(chǎn)，所以其正是小型化器件中的操作所期望的。這樣的一種MEMS器件是在很多應(yīng)用中用于控制和監(jiān)控的測量(典型地，氣體或者液體的)壓力的壓力傳感器。一種壓力傳感器結(jié)構(gòu)使用膜片 (diaphragm)和壓力腔來生成可變電容器以檢測對某一區(qū)域施加的壓力所引起的應(yīng)變(或者偏轉(zhuǎn))。一般的制造技術(shù)使用金屬、陶瓷和/或硅膜片。一些現(xiàn)有制造技術(shù)產(chǎn)生這樣的結(jié)構(gòu)，其不合要求的厚，并且因此不適于用作能夠檢測由施加的壓力所引起的應(yīng)變的可移動膜片。據(jù)此，這些結(jié)構(gòu)可能具有不期望的低靈敏度。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時，參考下面的詳細(xì)說明和權(quán)利要求可以更充分地理解本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記在所有附圖中表示相同的條目，并且圖1顯示了根據(jù)一個實施例的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)壓力傳感器件的側(cè)面剖視圖；圖2顯示了根據(jù)另一個實施例的MEMS壓力傳感器件的側(cè)面剖視圖；圖3顯示了根據(jù)另一個實施例的用于制造圖1和2的MEMS壓力傳感器件的制造工藝的流程圖；圖4顯示了根據(jù)圖3的工藝制造的用于并入圖1的MEMS壓力傳感器件的襯底結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖5顯示了根據(jù)圖3的工藝制造的用于并入圖1的MEMS壓力傳感器件的另一種襯底結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖6顯示了在處理的后續(xù)階段耦接在一塊的圖4和圖5的襯底結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖7顯示了處理的后續(xù)階段中圖6的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；圖8顯示了根據(jù)圖3的工藝制造的用于并入圖2的MEMS壓力傳感器件的襯底結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖9顯示了在處理的后續(xù)階段耦接在一塊的圖5和圖8的襯底結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖；以及圖10顯示了處理的后續(xù)階段中圖9的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。
具體實施例方式隨著對MEMS壓力傳感器件的使用的持續(xù)增長和多樣化，日益增長的重點(diǎn)放在對具有提高的靈敏度的先進(jìn)硅壓力傳感器的開發(fā)上。此外，日益增長的重點(diǎn)放在實現(xiàn)了該提高的靈敏度而又無需增加制造成本和復(fù)雜度以及無需犧牲部分性能的MEMS壓力傳感器件的制造方法上。這些努力主要由汽車、醫(yī)療、商業(yè)和消費(fèi)產(chǎn)品中已有和可能的高容量應(yīng)用來驅(qū)動。本發(fā)明的實施例涉及使用膜片和壓力腔來生成可變電容器以檢測對某一區(qū)域施加的壓力所引起的應(yīng)變(或者偏轉(zhuǎn))的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ壓力傳感器件。MEMS壓力傳感器件的制造方法涉及將膜片形成為兩個襯底結(jié)構(gòu)之間的介入層的兩個襯底結(jié)構(gòu)的堆疊配置。在一個實施例中，壓力傳感器包括在一個襯底結(jié)構(gòu)中制造的埋入式壓力腔(也稱為基準(zhǔn)腔)。在另一個實施例中，通過耦接帽晶片(cap wafer)和襯底結(jié)構(gòu)中的一個來形成密封腔以形成基準(zhǔn)腔。該制造方法產(chǎn)生耐用的并且能夠使用已有制造技術(shù)低成本地制造的具有提高的靈敏度的MEMS壓力傳感器件。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ壓力傳感器件20的側(cè)面剖視圖。圖1以及后面的圖2和4-10被示為使用各種陰影和/或剖面線來區(qū)分MEMS壓力傳感器件20的不同元件，如下面將要描述的那樣?？梢允褂贸练e、圖形化、蝕刻等等已有和即將有的微機(jī)械加工工藝制造結(jié)構(gòu)層中的這些不同元件。壓力傳感器件20包括第一襯底結(jié)構(gòu)22、耦接第一襯底結(jié)構(gòu)22的第二襯底結(jié)構(gòu)M 和附接于第二襯底結(jié)構(gòu)M的帽26。在此使用的術(shù)語“第一”和“第二”不涉及可數(shù)的一系列元件中元件的順序或者優(yōu)先次序。相對照地，為了清楚討論，術(shù)語“第一”和“第二”用來區(qū)分具體元件。第一襯底結(jié)構(gòu)22包括第一側(cè)觀和第二側(cè)30。腔32從第一襯底結(jié)構(gòu)22的第二側(cè)30向內(nèi)延伸。在所示的實施例中，腔32具有比第一襯底結(jié)構(gòu)22的厚度35小的深度34。 因此，腔32沒有完全延伸穿過第一襯底結(jié)構(gòu)22。基準(zhǔn)元件36形成在第二襯底結(jié)構(gòu)M中并且與腔32對準(zhǔn)。基準(zhǔn)元件36包括延伸穿過第二襯底結(jié)構(gòu)M的多個開口 38。第二襯底結(jié)構(gòu)M進(jìn)一步包括第一側(cè)40和第二側(cè)42。 感測元件44被設(shè)置在第二襯底結(jié)構(gòu)M的第一側(cè)40上并且與基準(zhǔn)元件36對準(zhǔn)。因而，當(dāng)分別耦接第一和第二襯底結(jié)構(gòu)22和M時，在第一和第二襯底結(jié)構(gòu)22和M之間插入感測元件44，并且感測元件44還與腔32對準(zhǔn)。將帽沈附接于第二襯底結(jié)構(gòu)M的第二側(cè)42以形成基準(zhǔn)元件36位于其中的室 46。帽沈包括延伸穿過帽沈的端口 47，以便感測元件44暴露在MEMS壓力傳感器件20的外部環(huán)境48中。MEMS傳感器件20可以附加地包括依照器件20的設(shè)計要求可以與MEMS壓力傳感器件20的其他部件同時形成的一個或更多個內(nèi)部連接位置(未示出)、導(dǎo)電跡線(未示出)、導(dǎo)電通孔50和/或一個或更多個外部連接位置52(顯示了其中的一個)。
MEMS壓力傳感器件20被構(gòu)造成感測來自MEMS壓力傳感器件20的外部環(huán)境48的壓力激勵(P)(由箭頭M表示)。感測元件44 (以下被稱為膜片44)經(jīng)由延伸穿過帽沈的端口 47并且隨后經(jīng)由基準(zhǔn)元件36中的開口 38而暴露在外部環(huán)境48中。膜片44與基準(zhǔn)元件36隔開以形成感測元件44和基準(zhǔn)元件36之間的間隙56。膜片44能夠響應(yīng)于壓力激勵M而按照通常與第二襯底結(jié)構(gòu)M的平面(例如，第二襯底結(jié)構(gòu)M的第一側(cè)40)垂直的方向58移動。壓力傳感器件20使用膜片44和腔32中的壓力(通常小于大氣壓力)來生成可變電容器以檢測施加的壓力(即，壓力激勵54)所引起的應(yīng)變。據(jù)此，壓力傳感器件20根據(jù)膜片44相對于基準(zhǔn)元件36的移動感測環(huán)境48的壓力激勵M。與壓力激勵M有關(guān)的基準(zhǔn)元件36和膜片44之間的電容60的變化可以由感測電路(未示出)記錄并且被轉(zhuǎn)換為表示壓力激勵M的輸出信號。壓力傳感器20的基準(zhǔn)元件36能夠提供附加功能。也就是說，膜片44上面的基準(zhǔn)元件36可以用作當(dāng)MEMS壓力傳感器件20遭受惡劣條件時限制膜片44在方向58上的移動的越程停止裝置(over-travel stop)，以便限制或者防止對膜片 44的損壞和/或防止錯誤信號。圖2顯示了根據(jù)另一個實施例的MEMS壓力傳感器件62的側(cè)面剖視圖。壓力傳感器件62包括第一襯底結(jié)構(gòu)64、耦接第一襯底結(jié)構(gòu)64的第二襯底結(jié)構(gòu)(即，第二襯底結(jié)構(gòu) 24)和附接于第二襯底結(jié)構(gòu)M的帽66。器件62的第一襯底結(jié)構(gòu)64與器件20的第一襯底結(jié)構(gòu)22之間的不同在于第一襯底結(jié)構(gòu)64具有完全延伸穿過第一襯底結(jié)構(gòu)64的厚度35的腔68。而在MEMS傳感器件20和62的每一個中實施相同的第二襯底結(jié)構(gòu)M。因此，不需要與壓力傳感器件62的描述相關(guān)聯(lián)地來重復(fù)第二襯底結(jié)構(gòu)M的詳細(xì)描述。類似于壓力傳感器件20 (圖1)，壓力傳感器件62的基準(zhǔn)元件36與第一襯底結(jié)構(gòu) 64的腔68對準(zhǔn)，而膜片44與基準(zhǔn)元件36對準(zhǔn)。將帽66附接于第二襯底結(jié)構(gòu)M的第二側(cè)42以形成基準(zhǔn)元件36位于其中的室70。在所示的實施例中，帽66不包括端口。而膜片44經(jīng)由腔68暴露在外部環(huán)境48中，而室70是用作真空或者接近真空的基準(zhǔn)壓力腔的密封腔。因而，膜片44和室70相互配合地用來生成可變電容器以檢測施加的壓力(S卩，壓力激勵54)所引起的應(yīng)變。參考圖1和2，MEMS壓力傳感器件20和62的制造方法(下面討論)產(chǎn)生的膜片 44具有明顯比基準(zhǔn)元件36的厚度74小的厚度72。在一些實施例中，膜片44的厚度72可以小于基準(zhǔn)元件36的厚度74的15%。在一個更具體的實施例中，膜片44的厚度72可以是大約2微米而基準(zhǔn)元件36的厚度74可以是大約25微米。這種配置使得膜片44響應(yīng)于壓力激勵M而相對于基準(zhǔn)元件36發(fā)生偏轉(zhuǎn)。圖3顯示了根據(jù)另一個實施例的用于制造MEMS壓力傳感器件20和62(圖1和2) 中的任何一個的制造工藝76的流程圖。制造工藝76實施已知的和正在研發(fā)的MEMS微機(jī)械加工技術(shù)來低成本地產(chǎn)生具有提高的壓力傳感靈敏度的MEMS壓力傳感器件20和62。下面與單個MEMS壓力傳感器件20相關(guān)聯(lián)地描述制造工藝76。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以下工藝允許多個MEMS壓力傳感器件20 (或者替代地，MEMS壓力傳感器件62)的晶片級并發(fā)制造。接下來，可以按照傳統(tǒng)方式分離、分割或者切割單個器件20以提供能夠封裝和集成至終端應(yīng)用中的單個MEMS壓力傳感器件20。MEMS傳感器件制造工藝76開始于動作78。在動作78，執(zhí)行與第一襯底結(jié)構(gòu)22的形成有關(guān)的制造工藝。參考與動作78相關(guān)的圖4，圖4顯示了依照工藝76制造的用于并入MEMS壓力傳感器件20(圖1)的第一襯底結(jié)構(gòu)22的側(cè)面剖視圖。在動作78，使用例如深反應(yīng)離子蝕刻 (DRIE)工藝、氫氧化鉀(KOH)蝕刻工藝或者任何適當(dāng)?shù)奶幚碓诠杵?0中形成腔32，使得晶片80中形成的腔的深度小于晶片80的厚度。在各個附圖中使用方向向右和向上的寬陰影線圖形來表示晶片80。隨后可以向晶片80提供一個或更多個絕緣或?qū)щ妼?。在圖4中通過提供例如二氧化硅的絕緣墊層82來例示該分層?？梢酝ㄟ^執(zhí)行區(qū)域性硅片氧化(L0C0Q微細(xì)加工工藝或者任何其它適當(dāng)?shù)墓に囋诘谝缓偷诙?cè)觀和30中的每一個上以及在腔32中形成絕緣層82。在各個附圖中使用小點(diǎn)畫圖形來表示絕緣層82?？梢园凑諅鹘y(tǒng)方式執(zhí)行為了清楚描述而沒有在此討論或例示的其它制造工藝。因此，在動作78，在第一襯底結(jié)構(gòu)22制造具有比第一襯底結(jié)構(gòu)22的最終厚度35小的深度34的腔32。返回參考圖3，通過動作84繼續(xù)制造工藝76。在動作84，執(zhí)行與第二襯底結(jié)構(gòu)M 的形成相關(guān)的制造工藝?，F(xiàn)在參考與動作84相關(guān)的圖5，圖5顯示了依照工藝76的動作84制造的用于并入MEMS壓力傳感器件20 (圖1)的第二襯底結(jié)構(gòu)M的側(cè)面剖視圖。當(dāng)然，MEMS壓力傳感器件62(圖2)使用與第二襯底結(jié)構(gòu)M相同的結(jié)構(gòu)。因而，第二襯底結(jié)構(gòu)M(依照工藝76 制造)可以替代地被并入MEMS壓力傳感器件62(圖幻中。依照動作84，第二襯底結(jié)構(gòu)M的制造涉及晶片88上例如氧化硅、磷硅玻璃(PSG) 和類似物的絕緣層(在此被稱為犧牲層86)的沉積。在各個附圖中使用方向向右和向下的寬陰影線圖形來表示晶片88，并且在各個附圖中再次使用小點(diǎn)畫圖形來表示犧牲層86。接下來，通過例如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積或者任何其它適當(dāng)?shù)墓に囋跔奚鼘?6上形成材料層90。接下來，可以選擇性地圖形化和蝕刻材料層90以至少形成MEMS 壓力傳感器件20(圖1)的膜片44。材料層90可以是例如多晶體硅(還被稱為多晶硅) 或者單晶，盡管可以替代地使用其它適當(dāng)?shù)牟牧蟻硇纬刹牧蠈?0?？梢愿郊拥貓?zhí)行例如化學(xué)-機(jī)械平整化(CMP)或者其它適當(dāng)?shù)墓に噥肀』脱心ゲ牧蠈?0以產(chǎn)生具有例如2毫米的厚度72的膜片44。在各個附圖中使用方向向右和向下的窄陰影線圖形來表示材料層 90。返回參考圖3，在制造動作78和84之后，通過動作92繼續(xù)MEMS器件制造工藝76。 在動作92，耦接第二襯底結(jié)構(gòu)M (圖5)和第一襯底結(jié)構(gòu)22(圖4)。現(xiàn)在參考與動作92相關(guān)的圖6，圖6顯示了在處理的后續(xù)階段94中耦接的第一和第二襯底結(jié)構(gòu)22和M的側(cè)面剖視圖。在一個實施例中，在真空中使用例如硅片直接鍵合工藝將第一和第二襯底結(jié)構(gòu)22和M鍵合在一塊。在一個實施例中，通過機(jī)械泵控制耦接第一和第二襯底結(jié)構(gòu)22和M時晶片鍵合機(jī)內(nèi)的壓力，從而在腔32內(nèi)產(chǎn)生所限定(即，預(yù)定)的腔壓力。因此，一旦鍵合，感測元件44分別置于第一和第二襯底結(jié)構(gòu)22和M之間， 并且將腔32形成為具有抽空壓力的埋入式腔。也就是說，腔32內(nèi)的壓力明顯小于環(huán)境或者大氣壓力。返回參考圖3，在動作92之后，通過動作96繼續(xù)MEMS器件制造工藝76。在動作 96，在第二襯底結(jié)構(gòu)M中形成基準(zhǔn)元件36(圖1)。
參考與動作96相關(guān)的圖7，圖7顯示了處理的后續(xù)階段98中圖6的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。在一個實施例中，動作96涉及將第二襯底結(jié)構(gòu)M的第二側(cè)42研磨或者平整化至例如大約25毫米的最終厚度74。通過例如DRIE或者KOH蝕刻對第二襯底結(jié)構(gòu)M的晶片 88進(jìn)行圖形化，從而在位于膜片44和腔32上面的基準(zhǔn)元件36中創(chuàng)建開口 38。在所示的實施例中，基準(zhǔn)元件36中的開口 38用作壓力排氣孔，從而膜片44暴露在環(huán)境48 (圖1)中 (有或者不具有帽26 (圖1))以檢測壓力激勵M (圖1)?？赡芘c動作96相關(guān)聯(lián)的其它工藝可以包括根據(jù)器件20的設(shè)計需求圖形化、蝕刻和沉積適當(dāng)?shù)牟牧弦孕纬蓪?dǎo)電通孔50、外部連接位置52、內(nèi)部連接位置(未示出)、導(dǎo)電跡線(未示出)。返回參考圖3，在動作96之后，通過動作100繼續(xù)MEMS傳感器件制造工藝76。在動作100，去除基準(zhǔn)元件36下面的犧牲層86。再次參考圖7，在處理的階段98，已經(jīng)從基準(zhǔn)元件36和膜片44之間去除了犧牲層 86，從而在基準(zhǔn)元件36和膜片44之間形成間隙56?；鶞?zhǔn)元件36中的開口 38使得蝕刻材料或者蝕刻劑通過，以在動作100去除下面的犧牲層86。在一個實施例中，在動作100的犧牲層86的蝕刻基本上去除了基準(zhǔn)元件36和膜片44之間的整個犧牲層86，從而基準(zhǔn)元件 36和膜片44由間隙56相互隔開。通過動作100的犧牲層86的去除，膜片44響應(yīng)于外部壓力激勵M (圖1)沿方向58自由移動。返回參考圖3，在動作100之后，通過動作102繼續(xù)MEMS器件制造工藝76。在動作102，具有端口 47(圖1)的帽沈(圖1)可以附接于第二襯底結(jié)構(gòu)M的第二側(cè)42?？梢允褂美绮Ａ廴阪I合、金屬共晶鍵合以及類似方式來完成帽26到第二襯底結(jié)構(gòu)M的附接?？梢酝ㄟ^其它傳統(tǒng)制造動作(未示出)來繼續(xù)工藝76。這些附加的制造動作可以包括封裝、形成電氣互連、測試、分離等等。在MEMS壓力傳感器件20 (圖1)的制造之后，制造工藝76結(jié)束，并具有使用已有的、低成本的MEMS制造操作以及使用晶片鍵合技術(shù)形成的埋入式腔32和薄、高靈敏度的膜片44。參考圖8-10，圖8顯示了依照MEMS器件制造工藝76 (圖3)制造的用于并入MEMS 壓力傳感器件62(圖幻的第一襯底結(jié)構(gòu)64的側(cè)面剖視圖。圖9顯示了在處理的后續(xù)階段 104中耦接的第一襯底結(jié)構(gòu)64和第二襯底結(jié)構(gòu)對的側(cè)面剖視圖。圖10顯示了在處理的后續(xù)階段106中圖9的結(jié)構(gòu)的側(cè)面剖視圖。在此所示的圖8-10用來演示制造MEMS壓力傳感器件62的MEMS器件制造工藝 76(圖3)的實現(xiàn)。特別是，在該實施例中，將腔68制造成延伸穿過整個第一襯底結(jié)構(gòu)64。 而在動作84 (圖3)制造第二襯底結(jié)構(gòu)M、在動作92 (圖3)耦接第一和第二襯底結(jié)構(gòu)64和 M、在動作96(圖3)在第二襯底結(jié)構(gòu)M中形成基準(zhǔn)元件36、在動作100(圖3)去除犧牲層86和在動作102(圖3)將帽66(圖2)附接于第二襯底結(jié)構(gòu)M的剩余操作大部分保持未變。同樣，在MEMS壓力傳感器件62 (圖2)的制造之后，制造工藝76結(jié)束，并具有低成本生產(chǎn)的器件62，器件62具有薄、高靈敏度的膜片44、用作壓力端口的腔68和用來形成密封腔70(圖2)的帽66。而且，還使用已有的、低成本的MEMS制造操作以及使用晶片鍵合工藝來形成MEMS壓力傳感器件62。在此描述的實施例包括使用膜片和壓力腔來生成可變電容器以檢測對某一區(qū)域施加的壓力所引起的應(yīng)變(或者偏轉(zhuǎn))的緊湊型MEMS壓力傳感器件。MEMS壓力傳感器件的制造方法涉及將膜片形成為兩個襯底結(jié)構(gòu)之間的介入層的兩個襯底結(jié)構(gòu)的堆疊配置。在一個實施例中，MEMS壓力傳感器包括在一個襯底結(jié)構(gòu)中制造的埋入式基準(zhǔn)腔。在另一個實施例中，通過將帽晶片耦接至襯底結(jié)構(gòu)中的一個來形成密封腔以形成基準(zhǔn)腔。該制造方法導(dǎo)致了針對壓力激勵的提高的靈敏度的薄膜片、密封基準(zhǔn)壓力室的高效生產(chǎn)和低成本的已有MEMS批處理技術(shù)的實現(xiàn)。此外，MEMS壓力傳感器件和制造方法實現(xiàn)了性能好、尺寸小和功耗低的附加優(yōu)點(diǎn)。 盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言易于明白的是，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)或者所附權(quán)利要求的范圍的前提下可以在其中做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種制造微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ傳感器件的方法，包括形成具有腔的第一襯底結(jié)構(gòu)；由第二襯底結(jié)構(gòu)的材料層形成感測元件；耦接所述第二襯底結(jié)構(gòu)和所述第一襯底結(jié)構(gòu)，使得所述感測元件置于所述第一和第二襯底結(jié)構(gòu)之間并且與所述腔對準(zhǔn)；以及在所述第二襯底結(jié)構(gòu)中形成與所述感測元件對準(zhǔn)的基準(zhǔn)元件，所述基準(zhǔn)元件包括延伸穿過所述第二襯底結(jié)構(gòu)的多個開口，其中所述感測元件經(jīng)由所述腔和所述多個開口所組成的組中的一個而暴露于所述MEMS傳感器件外部的環(huán)境。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成所述感測元件包括在晶片襯底的表面上沉積犧牲層和在所述犧牲層上沉積所述材料層；以及所述方法進(jìn)一步包括在所述耦接操作之后經(jīng)由所述基準(zhǔn)元件中的所述多個開口去除所述基準(zhǔn)元件和所述感測元件之間的所述犧牲層，所述去除操作產(chǎn)生所述基準(zhǔn)元件和所述感測元件之間的間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成所述感測元件包括產(chǎn)生具有比所述基準(zhǔn)元件的第二厚度小的第一厚度的所述感測元件。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述感測元件的所述第一厚度小于所述基準(zhǔn)元件的所述第二厚度的15%。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成所述第一襯底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有比所述第一襯底結(jié)構(gòu)的厚度小的深度的所述腔，并且所述感測元件經(jīng)由所述多個開口暴露于所述環(huán)境。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述耦接操作包括控制所述腔的腔壓力，使得所述腔壓力小于大氣壓力。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第一側(cè)上沉積所述材料層， 并且所述方法進(jìn)一步包括將帽附接于所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第二側(cè)來形成所述基準(zhǔn)元件位于其中的室；以及提供延伸穿過所述帽的端口，使得所述感測元件經(jīng)由所述端口暴露于所述環(huán)境。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成所述第一襯底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穿過所述第一襯底結(jié)構(gòu)的厚度的所述腔，并且所述感測元件經(jīng)由所述腔暴露于所述環(huán)境。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第一側(cè)上沉積所述材料層， 并且所述方法進(jìn)一步包括將帽附接于所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第二側(cè)來形成所述基準(zhǔn)元件位于其中的密封室。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述MEMS傳感器件是壓力傳感器，并且所述感測元件是能夠響應(yīng)于來自所述環(huán)境的壓力激勵而相對于所述基準(zhǔn)元件移動的膜片，并且所述形成所述感測元件包括由多晶硅形成所述膜片。
11.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ傳感器件，包括其中形成有腔的第一襯底結(jié)構(gòu)；以及第二襯底結(jié)構(gòu)，具有在所述第二襯底結(jié)構(gòu)中形成的并且與所述腔對準(zhǔn)的基準(zhǔn)元件，所述基準(zhǔn)元件包括延伸穿過所述第二襯底結(jié)構(gòu)的多個開口；設(shè)置在所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第一側(cè)上并且與所述基準(zhǔn)元件對準(zhǔn)的感測元件，所述感測元件與所述基準(zhǔn)元件隔開以形成所述感測元件和所述基準(zhǔn)元件之間的間隙，所述感測元件經(jīng)由所述腔和所述多個開口所組成的組中的一個而暴露于所述MEMS傳感器件外部的環(huán)境，并且所述感測元件能夠響應(yīng)于來自所述環(huán)境的壓力激勵而相對于所述基準(zhǔn)元件移動。
12.如權(quán)利要求11所述的MEMS傳感器件，其中所述感測元件呈現(xiàn)出第一厚度，所述第一厚度比所述基準(zhǔn)元件的第二厚度小。
13.如權(quán)利要求12所述的MEMS傳感器件，其中所述第一厚度小于所述基準(zhǔn)元件的所述第二厚度的15%。
14.如權(quán)利要求11所述的MEMS傳感器件，其中所述腔具有比所述第一襯底結(jié)構(gòu)的厚度小的深度，并且所述感測元件經(jīng)由所述多個開口暴露于所述環(huán)境。
15.如權(quán)利要求14所述的MEMS傳感器件，進(jìn)一步包括將帽附接于所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第二側(cè)來形成所述基準(zhǔn)元件位于其中的室，所述帽包括延伸穿過所述帽的端口，使得所述感測元件經(jīng)由所述端口暴露于所述環(huán)境。
16.如權(quán)利要求11所述的MEMS傳感器件，其中所述腔延伸穿過所述第一襯底結(jié)構(gòu)的厚度，所述感測元件經(jīng)由所述腔暴露于所述環(huán)境，并且所述MEMS傳感器件進(jìn)一步包括附接于所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第二側(cè)的帽以形成所述基準(zhǔn)元件位于其中的密封室。
17.如權(quán)利要求11所述的MEMS傳感器件，其中所述感測元件和所述基準(zhǔn)元件形成電容壓力傳感器。
18.一種制造微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ傳感器件的方法，包括形成包括腔的第一襯底結(jié)構(gòu)；由第二襯底結(jié)構(gòu)的第一側(cè)上的材料層形成感測元件，所述形成所述感測元件包括在晶片襯底上沉積犧牲層以及在所述犧牲層上沉積所述材料層；耦接所述第二襯底結(jié)構(gòu)和所述第一襯底結(jié)構(gòu)，使得所述感測元件置于所述第一和第二襯底結(jié)構(gòu)之間并且與所述腔對準(zhǔn)；在所述第二襯底結(jié)構(gòu)中形成與所述感測元件對準(zhǔn)的基準(zhǔn)元件，所述基準(zhǔn)元件包括延伸穿過所述第二襯底的多個開口；在所述耦接操作之后經(jīng)由所述基準(zhǔn)元件中的所述多個開口去除所述基準(zhǔn)元件和所述感測元件之間的所述犧牲層，所述去除操作產(chǎn)生所述基準(zhǔn)元件和所述感測元件之間的間隙；以及將帽附接于所述第二襯底結(jié)構(gòu)的第二側(cè)來形成所述基準(zhǔn)元件位于其中的室，其中所述感測元件經(jīng)由所述腔和所述多個開口中的一個而暴露于所述MEMS傳感器件外部的環(huán)境， 并且所述感測元件能夠響應(yīng)于來自所述環(huán)境的壓力激勵而相對于所述基準(zhǔn)元件移動。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述形成所述第一襯底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有比所述第一襯底結(jié)構(gòu)的厚度小的深度的所述腔;以及提供延伸穿過所述帽的端口，使得所述感測元件經(jīng)由所述端口暴露于所述環(huán)境。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述形成所述第一襯底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穿過所述第一襯底結(jié)構(gòu)的厚度的所述腔，所述感測元件經(jīng)由所述腔暴露于所述環(huán)境；以及所述耦接所述帽形成由所述帽和所述感測元件界定的密封室，所述基準(zhǔn)元件位于所述密封室中。
全文摘要
一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)壓力傳感器件(20、62)及其制造方法。該器件包括其中形成有腔(32、68)的襯底結(jié)構(gòu)(22、64)和其中形成有基準(zhǔn)元件(36)的襯底結(jié)構(gòu)(24)。感測元件(44)置于襯底結(jié)構(gòu)(22、24)之間并且與基準(zhǔn)元件(36)隔開。感測元件(44)經(jīng)由腔(68)和基準(zhǔn)元件(36)中形成的多個開口(38)中的一個而暴露于外部環(huán)境(48)。感測元件(44)能夠響應(yīng)于來自環(huán)境(48)的壓力激勵(54)而相對于基準(zhǔn)元件(36)移動。制造方法(76)涉及形成(78)具有腔(32、68)的襯底結(jié)構(gòu)(22、64)、制造(84)包括感測元件(44)的襯底結(jié)構(gòu)(24)、耦接(92)襯底結(jié)構(gòu)和隨后在襯底結(jié)構(gòu)(24)中形成(96)基準(zhǔn)元件(36)。
文檔編號B81B3/00GK102401706SQ20111024072
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者H·D·德賽, M·E·施拉曼, 樸佑泰, 林義真 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司