[发明专利]带有硅玻璃料结合帽的压力传感器

说明书

技术领域

实施例大体上涉及传感器器件和元件。实施例还涉及压力传感器，更具体地涉及结合了硅玻璃料结合(frit bonded)帽的使用以在隔膜的顶侧上的腔中形成基准压力的压力传感器。

发明背景

压力传感器用于多种工业和商业应用，诸如汽车、液压系统、发动机测试等等。例如，表压力传感器、真空压力传感器、差压传感器、绝对压力传感器和大气压力传感器代表了在当今工业中广为接受的不同类型的压力传感器。根据它们的特性的特定方面，这些传感器类型中的每一个可以用于不同的应用。例如，这类器件可以适用于在不友好介质如腐蚀性流体和气体中进行的高精度压力测量，因而它们需要是坚固、可靠的，同时以更高的抗腐蚀性来保持长的寿命。

一些压力传感器使用干燥空气作为压力介质。但是，除干燥空气之外的介质常对传感器的性能和长期稳定性产生不利的影响。例如，一种已知的补偿半导体压力传感器适于用作流体介质相容的集成压力传感器。这种器件通常包括传感器膜盒(capsule)、半导体芯片、对施加的压力作出响应的隔膜区域、外框架区域、用以将边缘区域联接到外框架区域的应力隔离区域，以及结合到半导体芯片的外框架区域上以覆盖隔膜区域的硅帽。然而，这种传感器缺乏与流体介质和气体介质正确地相互作用的能力，并且还面对例如腐蚀等缺点。

另一种已知的压力传感器基于用于压力传感器的顶侧基准腔的形成。这种器件包括具有底面和顶面的硅隔膜，以及施加于底面上的介质。帽是例如为Pyrex的玻璃，并且通过阳极焊(anodicbonding)而附连。通过压力传感器来感测相对于密封于隔膜顶侧上的基准压力的介质压力。然而，这种器件面临着一些主要的问题，如输出信号漂移。

又一种已知的半导体压力传感器包括形成基体的第一半导体层，在第一半导体层上形成的绝缘层，在绝缘层上形成的第二半导体层，以及构成压力敏感区域的隔膜部分。形成用于这种器件的层的方法是难以在诸如流体介质或气体介质的严酷介质中使用的。

如果压力传感器器件要高效地并且以最高的可能精度工作，那么这样的压力传感器器件应该与流体介质和气体介质相容。在理想上，这样的压力传感器应该能够以改善的热膨胀匹配和改善的信号输出漂移来工作。因此，需要克服上述缺点的压力传感器。

概述

提供了本发明的下文概述，以有助于理解本发明所独有的其中一些创新性特征，且该概述并非意图是完整的描述。通过将整个说明书、权利要求、附图和摘要作为一个整体来看，可以获得对本发明的各个方面的完整的理解。

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的传感器。

本发明的另一方面是提供一种改进的压力传感器。

本发明的又一方面是提供一种压力传感器，其结合了对硅玻璃料结合帽的使用，以在隔膜的顶侧上形成基准压力。

本发明的又一方面是提供一种压力传感器，其具有改善的热性能和改善的输出信号漂移。

现在可以如本申请所述的那样，来获得前述的方面和其它目的与优点。公开了一种压力传感器装置，其包括了硅传感器晶片、硅帽晶片、薄的玻璃料和用于感测压力的机构，其中，硅传感器晶片具有使用本领域技术人员所熟悉的技术而形成的多个传感器；硅帽晶片具有多个帽，这些帽被刻蚀，用以在当玻璃料结合到硅传感器晶片上时，在隔膜的顶侧上形成基准压力腔，从而形成多个带顶面基准压力腔的传感器芯片；薄的玻璃料用于在硅传感器晶片和硅帽晶片之间形成晶片-晶片结合。用于感测压力的机构可以包括感测器件，诸如压敏电阻等。压力传感器还包括硅帽晶片中的孔，以便为在传感器晶片上形成的多个传感器芯片中的每个传感器芯片来容纳引线焊盘，并且用于与感测机构有效连接。

在一个实施例中，可以实施制作压力传感器及帽晶片的晶片-晶片玻璃料结合的方法。这种方法包括这些步骤：提供带有背面刻蚀的隔膜的硅基底，在基底的顶侧上沉积某材料的第一层，沉积与第一层不同的材料的第二层，在第二层中刻蚀出孔，通过第二层中的孔而将第一层从第二层下面移除以在隔膜的顶侧上形成基准腔，在第二层上沉积第三层，用于对该孔进行密封并形成基准压力腔。第二层和第三层一起形成帽。

在另一个优选实施例中，可以将硅帽晶片对准并用玻璃料结合到传感器晶片上，以形成基准压力腔。晶片-晶片的玻璃料结合改善了压力传感器的输出信号漂移和热性能，减轻了由阳极焊玻璃晶片形成的热不匹配。

附图简述

附图进一步显示了实施例并与详细描述一起用于解释本发明中公开的实施例，在附图中，相似的参考标号在各个单独的图中表示相同的或功能相似的元件，这些附图结合到说明书中且形成为说明书的一部分。