[发明专利]压力传感器的生产方法和相应的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及制造一种用于测量或检测机械量或物理量的微机械结构，特别是涉及一种包括这种微结构的压力传感器。

背景技术

如人们所知，压力传感器包括微机械结构“微机电系统”(MEMS)，微机电系统包括装配于支撑部上的可变形膜，支撑部被具有主导参考压力的腔体(例如真空)部分地隔开。

膜所支撑的应变仪能够通过观察该结构的与变形相关联的物理和/或电气性能变化(例如电阻或内应变的变化)来测量由膜受到外部能量供应(例如施加到膜上的压力P)的影响而产生的变形所引起的应变。

这种类型的压力传感器预期在恶劣环境中使用，必须受到保护以免受外部影响。

为此，该微机械结构放置在保护壳体中：微机械结构的封装(更一般来说，是为保护微机械结构而对微机械结构进行的封装)。一旦处于壳体之中，就通过一般以油构成的传输界面把要测量的压力从壳体传送到应变仪。这样的壳体的英文名称为“packaging”。

然而这样的封装也存在缺点。

油的存在限制了所产生的传感器在约200℃的温度下使用。

而且，与微机械结构相互作用的中间元件(油和粘合剂)的存在限制了传感器的精度，特别是影响了长期精度和稳定性。

现在几年来，为了克服这些缺点，可以在制造微机械结构“晶圆级封装”时执行微机械结构的封装。

但已知方法确实存在以下缺点。

用于限定电触头的材料的选择受到限制，在结构的装配过程中引起应变。

玻璃胶经常用于连接，产生相当大的接触电阻，在温度作用下该接触电阻会随时间变化。

使用电线，这会使结构变脆。

在此背景下做出本发明，以提出一种压力传感器的制造方法。

发明内容

根据第一方面，本发明提出一种压力传感器的制造方法，该方法由于其特殊设计，在一个阶段中将微机械结构的敏感元件的制造和保护相结合。

为此目的，本发明提出了一种压力传感器的制造方法，其包括以下步骤：

将支撑基片与上面已沉积应变仪的可变形膜相装配，所述可变形膜包括在其中央的变薄区，所述支撑基片设在所述可变形膜上方，所述支撑基片包括上表面、与所述可变形膜相接触的下表面，所述支撑基片进一步包括设在所述应变仪上方的侧部凹陷和设在膜的所述变薄区上方的中央凹陷，以产生微机械结构；并且一旦装配完成，所述方法包括以下步骤：

在一个单一步骤中，在所述支撑部的所述上表面上和所述支撑部的所述侧部凹陷中沉积至少一种导电材料，所述导电材料延伸到凹陷中，从而与所述应变仪相接触以形成与所述应变仪联接的电触头。

本发明通过单独考虑以下特征或进行任何技术上可能的组合来有利地实现：

-其包括，在装配完成之后，并且在至少一种导电材料的单一沉积步骤之前的，在每个侧部凹陷中的至少一个扩散阻挡层的沉积步骤，所述扩散阻挡层与相应的应变仪相接触；

-其包括，通过与3D热层压技术相关联的光刻法或通过磨碎强拓扑表面的涂层法执行的形成几个电触头的步骤；

所述一种或多种导电材料选自：超掺杂多晶硅、Au、Ag、Ni、Pt、TiW、Cu、Pd、Αl、Τi、ΤiΝ；

-膜由硅制成，并且：所述支撑部由玻璃制成，所述装配包括阳极密封；或者所述支撑部由硅制成，所述装配包括通过具有或不具有中间层的分子或原子键，或通过钎焊进行密封。

-其包括由以下操作组成的步骤：将所述支撑部整合到由包括导电材料制成的电触头的壳体中；所述支撑部通过在所述支撑部上形成的连接件整合到所述壳体中；

-所述支撑部整合到所述壳体中是通过热压方法实现的；

-所述热压方法是在250℃与500℃之间的温度，典型地为320℃的温度下，10Mpa与200Mpa之间的压力，典型地为50MPa的压力下执行的；

所述壳体的电触头由以下材料制成：超掺杂多晶硅、Au、Ag、Ni、Pt、TiW、Cu、Pd、Αl、Τi、ΤiΝ；

-所述支撑基片整合到所述壳体中是通过倒装芯片技术执行的；

-膜通常由基片形成，例如包括诸如SOI或PSOI的单晶硅、诸如SOS的蓝宝石或诸如SiCOI或SiC的其他材料。

本发明还涉及一种通过根据本发明的方法生产的压力传感器。

并且，根据第二方面，本发明提出一种通过根据本发明的第一方面的方法生产的压力传感器。

本发明具有很多优点。

由于在沉积至少一种导电材料然后产生电触头之前完成了支撑部与可变形膜的装配，因此材料选择优于已知技术。