CN103308239B - Mems电容式压力传感器 - Google Patents

Mems电容式压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN103308239B
CN103308239B CN201310070529.6A CN201310070529A CN103308239B CN 103308239 B CN103308239 B CN 103308239B CN 201310070529 A CN201310070529 A CN 201310070529A CN 103308239 B CN103308239 B CN 103308239B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
pressure sensor
cavity
sensor element
cavity portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310070529.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103308239A (zh
Inventor
威廉·弗雷德里克·亚德里亚内斯·贝什林
马丁·古森思
约瑟夫·托马斯·马丁内斯·范贝克
皮特·杰勒德·斯蒂内肯
奥拉夫·温尼克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sciosense BV
Original Assignee
Ams International AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ams International AG filed Critical Ams International AG
Publication of CN103308239A publication Critical patent/CN103308239A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103308239B publication Critical patent/CN103308239B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • G01L13/026—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms involving double diaphragm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L15/00—Devices or apparatus for measuring two or more fluid pressure values simultaneously
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges
    • G01L21/10—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured
    • G01L21/12—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured measuring changes in electric resistance of measuring members, e.g. of filaments; Vacuum gauges of the Pirani type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges
    • G01L21/16—Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases
    • G01L21/22—Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases using resonance effects of a vibrating body; Vacuum gauges of the Klumb type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
    • G01L7/088—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type correcting or regulating means for flexible diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0045—Diaphragm associated with a buried cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G01L9/125—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing

Abstract

压力传感器通过利用电容式读出方法测量MEMS薄膜的挠曲来测量压力。存在两种方式实施本发明。一种方式涉及集成皮拉尼传感器的使用，另一种方式涉及集成谐振器的使用，所述谐振器用作参考压力传感器，用于测量内部腔体压力。

Description

MEMS电容式压力传感器
技术领域
本发明涉及MEMS电容式压力传感器。
背景技术
MEMS压力传感器典型地具有压阻式或者电容式读出，并且是本领域公知的。
在图1中示出了电容式MEMS压力传感器一个示例的SEM横截面。该图示出了在牺牲层刻蚀以及用2μm厚PECVD SiN膜封闭所述刻蚀孔作为最后一级薄膜制造步骤之一之后的器件。
所述传感器具有悬置SiN薄膜。通过采用PEVCD SiN工艺气密性地封闭在所述SiN薄膜下方的腔体。所述最终器件性能很大程度上由这个薄膜的几何、物理、机械和结构特性决定。该薄膜的密度和组成确定所述气密性、放气行为和内部应力。所述应力与所述SiN厚度一起确定所述薄膜的刚度以及因此所述压力传感器的灵敏度。
在医疗应用中的关键系统、替代能源、智能楼宇、引擎控制(例如燃气和燃料进口压力)和诸如轮胎监测系统的汽车安全应用需要压力传感器在其生命周期上提供准确且可预测的输出，以便在这些变化变成临界之前跟踪操作变化。
在20世纪70年代末，硅作为感测材料的出现开始影响工业和商业应用中的压力测量。硅基传感器使用后来被称为MEMS(微机电系统)的技术。MEMS传感器迅速地被应用在良好环境下的汽车和医疗应用中。由于体积小，在大量生产下它们相对低廉。尽管其他压力感测技术，诸如薄膜、厚膜和陶瓷电容的发展，MEMS仍然是最广泛使用的技术，并且注定成为新兴市场，诸如替代能源、汽车和/或医疗应用中驱动力。
随着不断的小型化，MEMS压力传感器在某种意义上也开始受到其小尺寸和制造方式的影响。例如，出现与不灵敏、不准确和信号漂移相关的问题。尽管正在采用现有技术的沉积工具和光刻技术，但是不能保证所有MEMS器件都被均匀地沉积或者具有相同的几何尺寸。由于没有两个MEMS器件是完全相同的，需要有一些手段来校准它们，以便抵消那些不一致。因为在工业制造环境下测量单个器件参数是非常不切实际的，例如与外部施加力相关的挠曲(deflection)形状，希望开发用于内部校准的方法，以便保证两个MEMS器件以完全相同的方式作用或者测量。
此外，需要自校准，因为微型器件可能会外露在恶劣的环境中或者长时间处于休眠状态。在一些情况下，所述器件应当唤醒并且重新校准自己，以便将因温度差异、所述气体或者液体环境中的变化或者可能影响所述传感器特性的其他条件造成的变化考虑在内。
目前，大多数微机械压力传感器使用气密性薄膜，所述薄膜密封参考腔体(reference cavity)，所述参考腔体处在某个表压(gauge pressure)(在一些情况下，表压是真空)。测量外部压力，因为外部压力与表压之间的压力差在薄膜上产生作用力，造成了薄膜挠曲。然后由压阻式、电容式或者光学传感器测量这种挠曲。
存在一些与这种常规的压力传感器设计相关的困难：
参考腔体中的气体压力需要非常稳定，以便避免信号漂移。这要求非常高等级的气密性，薄膜没有释气。
为了具有大的挠曲幅度和最佳的灵敏度，薄膜的厚度应当较小(或者它应当具有大的面积)。由于难以使非常薄的薄膜是气密的，这些是矛盾的要求，并且导致较大的传感器尺寸。
如果参考腔体处在某个压力，根据波义耳定律(Boyle’s)(P×V＝n×R×T)，这个压力将是温度依赖的。因此，传感器变成温度依赖的。
压力传感器的灵敏度由薄膜变形的幅度确定，所述幅度进而由薄膜的厚度、直径和屈服强度限定。对于具有电容式读出的仪表，灵敏度还依赖于极板的分离。基于挠曲压力传感器的总动态范围也由薄膜的最大挠曲限制。
薄膜厚度、直径和应力中的任何变化都会对所得到的薄膜挠曲轮廓具有显著的影响，不仅影响绝对电容读数，而且影响读出的准确度和精确度。由于在制造期间的工艺变化，没有两个微观结构具有相同的几何尺寸和材料特性，这将会导致尺寸、质量、刚度中的小变化，而这将会显著地影响性能。例如，如果薄膜包含压缩和伸张层，薄膜厚度中10％的变化会造成微观结构刚度和压力灵敏度中50％-100％的变化。
工艺变化使得企业难以准确地预测MEMS的性能并且在没有逐个测量它们的情况下详细说明性能。要求校准和频繁的重新校准以便保证准确、可靠的输出。
目前，没有方法在工业环境中执行自校准并且校正信号漂移。
发明内容
根据本发明，提供了一种压力传感器，包括：
第一压力传感器元件，包括具有可变形上电极的电容式MEMS压力传感器，以及由第一腔体部分隔开的固定下电极，其中所述上电极响应于待感测的压力而变形；以及
第二压力传感器元件，包封在第二腔体部分内，其中所述第二腔体部分具有刚性的顶盖，其中连接所述第一和第二腔体部分来限定组合的密封腔体，
其中，所述传感器还包括用于对所述第一和第二压力传感器元件输出进行组合的装置，使得所述第二压力传感器元件输出提供所述第一压力传感器输出的校准。
这种结构提供了连接至所述电容式传感器腔体的第二压力传感器。一个压力传感器是基于变形的检测，而另一个是基于内部压力。这个内部压力变化远小于所述外部压力，并且所述内部压力变化是体积变化的函数，所述体积变化由所述电容式传感器电极的移动导致。因此，所述第二压力传感器同样没有测量外部压力，但是它仍然可被用于提供所述主电容式传感器的自动校准。更具体地，所述第二压力传感器元件性能将依赖于所述腔体的释气级别，并且因此可用于补偿所述电容式压力传感器性能随时间的变化。它也可以补偿温度的变化。
所述第一和第二腔体部分可以并排地位于SOI衬底结构上，所述SOI衬底结构包括晶片、在所述晶片上的绝缘体层和在所述绝缘体层上的半导体层，并且所述腔体部分可以由在所述绝缘体层中形成的沟道连接。这样，两个压力传感器都可以利用共享的工艺步骤成为集成电路的一部分。
每一个腔体部分均可以例如通过在所述硅层中形成的相应的通孔连接至所述沟道。所述第一腔体部分可以在所述半导体层上，以及所述第二腔体部分可以形成在所述半导体层中。然后所述压力感测元件可以成为所述半导体层的一部分。
在另外一种构造中，可以将所述第一和第二腔体部分组合在SOI衬底结构上相同的腔体中，所述SOI衬底结构包括晶片、在所述晶片上的绝缘体层和在所述绝缘体层上的半导体层。这样，可以减小所述形状因数(form factor)，同时两个压力传感器都可以利用共享的工艺步骤成为集成电路的一部分。
在另外一种构造中，可以将所述第一和第二腔体部分形成在CMOS电路上，例如读出电路。这样，由于在所述集成电路顶部的所述压力传感器功能的集成，可以减小所述形状因数，同时两个压力传感器都可以利用共享的工艺步骤成为集成电路的一部分。然后所述第一和第二腔体部分可以并排地位于所述CMOS集成电路上。所述CMOS集成电路的上金属层可用于形成外部压力传感器接触与所述内部压力传感器电极之间的电连接。
在第一示例中，所述第二压力传感器元件包括皮拉尼压力计(Pirani gauge)。在第二示例中，所述第二压力传感器元件包括MEMS谐振器，其中使用所述谐振频率或者所述谐振频率的品质因数来确定压力。
本发明还提供了一种操作压力传感器的方法，包括：
利用第一压力传感器元件测量外部压力，所述第一压力传感器元件包括电容式MEMS压力传感器，所述电容式MEMS压力传感器具有可变形的上电极、以及由第一腔体部分隔开的固定下电极，其中所述上电极响应于待感测的压力而变形；
利用第二压力传感器元件测量内部腔体压力，所述第二压力传感器包封在第二腔体部分内，其中连接第一和第二腔体部分来限定组合的密封腔体；
对所述外部压力和内部压力测量进行组合，使得所述第二压力传感器元件输出提供所述第一压力传感器输出的校准。
本发明还提供了一种制造压力传感器的方法。
第一示例包括：
提供SOI衬底结构，所述SOI衬底结构包括晶片、在所述晶片上的绝缘体层和在所述绝缘体层上的半导体层，
形成第一压力传感器元件，所述第一压力传感器元件包括电容式MEMS压力传感器，所述电容式MEMS压力传感器具有可变形的上电极以及由第一腔体部分隔开的固定下电极，所述第一腔体部分在所述半导体层上；
形成包封在第二腔体部分内的第二压力传感器元件，并且在所述第二腔体部分上形成刚性的顶盖和在所述半导体层中形成第二腔体部分；以及
通过在所述绝缘体层中形成的沟道连接所述第一和第二腔体部分来限定组合的密封腔体。
第二示例包括：
提供CMOS电路，所述CMOS电路包括具有多级互连结构的晶片；
形成第一压力传感器元件，所述第一压力传感器元件包括电容式MEMS压力传感器，所述MEMS压力传感器具有可变形的上电极，以及由第一腔体部分隔开的固定的下电极，所述第一腔体部分在所述金属互连结构上；
形成包封在第二腔体部分内的第二压力传感器元件，以及在所述第二腔体部分上形成刚性的顶盖；以及
通过沟道连接所述第一和第二腔体部分来限定组合的密封腔体，其中所述互连结构用于形成至所述压力传感器元件的电连接的一部分。
附图说明
现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：
图1示出了电容式MEMS压力传感器的一个示例的SEM截面图；
图2示出了电容压力传感器的薄膜挠曲轮廓；
图3示出了作为所施加压力函数的所述电容；
图4示出了作为所施加外部压力函数的所述腔体体积减小和压力增加；
图5示出了作为所施加外部压力函数的电容和灵敏度的FEM仿真；
图6示出了对于皮拉尼传感器三种不同构造的归一化电阻变化；
图7示出了作为谐振器压力函数的谐振频率；
图8示出了在SOI中制造的具有压阻读出的狗骨头状谐振器的示意性顶视图；
图9示出了在SOI中制造的具有压阻读出的狗骨头状谐振器的SEM横截面；
图10示出了作为压力函数的谐振器谐振频率的品质因数；
图11示出了狗骨头状谐振器平面外运动；
图12A至12K示出了用于制造电容式压力传感器的示范性工艺流程的连续步骤，所述电容式压力传感器包括皮拉尼压力计或者谐振器；
图13示出了作为退火温度函数的从PECVD SiNx:Hy膜的氢水渗出；
图14示出了在封装之后具有PVDAl插头SiN覆盖腔体中压力的累积分布；
图15A至15G示出了用于制造电容式压力传感器的示范性工艺流程的连续步骤，所述电容式传感器包括在CMOS电路顶部上的皮拉尼压力计；以及
图16示出了具有所施加压力并且对于皮拉尼压力计版本的图12K的设计。
具体实施方式
本发明提供了一种能够执行自校准并且校正信号漂移的压力传感器。通过利用电容式读出方法测量薄膜的挠曲，来感测外部介质与腔体之间的压力差。存在两种方式实施本发明。一种方式涉及集成皮拉尼传感器的使用，以及另一种方式涉及集成谐振器的使用，用作参考压力传感器。
从1906年发明至今，皮拉尼压力计已经被广泛地用于真空测量。具有高电阻温度系数的加热导线被放置在真空环境下。导线(其电阻与其温度成正比，)形成平衡惠斯通电桥的一个臂。气体分子与导线碰撞，从导线传递热量并且使电桥相对于参考状态不平衡。由于分子碰撞频率与气体压力成正比，因此维持电桥平衡所需的电压与压力成正比。由于其可靠性、低成本和相对广泛的压力范围，皮拉尼压力计已经成为一个行业标准。
能够监测真空等级的微皮拉尼传感器已经是深入的研究工作的主题。与基于皮拉尼压力计的传统细丝相比，它们具有尺寸小、成本低、响应快和压力感测范围大的优势。基于SOI的工艺过程允许长且薄的结构，对测量低气压是必要的。传感器例如可以设置作为导线，在导线与侧面热沉之间具有间隙。
在根据本发明的第一示例中，将具有气密性密封腔体的电容式压力传感器与连接至相同腔体或者在相同腔体内的微皮拉尼压力计组合。
然后利用自由悬挂结构(即具有或者没有散热片的导线或者Si梁)的电阻来测量内部压力。从这个结构至周围气体的热传导依赖于结构周围的气体压力。如果由于释气或者由于气密性密封腔体内部气体的压缩导致内部压力有变化，那么可以通过电阻变化来感测。利用腔体内部皮拉尼压力计的目的是针对内部压力变化(例如由于释气、温度或者由于压缩)而校正薄膜电容测量。可以利用惠斯通电桥构造作为读出来校正由于外部温度变化所导致的皮拉尼压力计内电阻变化。如果独立地测量芯片上温度，不仅可以补偿导线的电阻变化，还可以补偿腔体内的体积膨胀/压力增加。
在根据本发明的第二示例中，将具有气密性密封腔体的电容式压力传感器与在相同腔体内的谐振器组合。
然后利用谐振结构的频率偏移/品质因数测量内部压力。如果由于释气或者由于气密性密封腔体内部气体的压缩内部压力有变化，那么可以通过谐振频率的峰加宽来感测。利用内部谐振器的目的再次是针对内部压力变化(例如由于释气、温度或者由于压缩)来校正薄膜电容测量。如果将参考谐振器构建在独立的腔体中，那么可以差分地测量主谐振器的谐振频率，使得谐振频率的环境温度依赖性不会限制准确度。
在这两种情况下，由于例如不均匀的薄膜厚度、应力和释气所造成的工艺过程条件变化将导致挠曲轮廓中的较大展宽，并且因此可以利用芯片上加工分别地确定和校准。
目前，大多数微机械压力传感器利用气密性密封参考腔体的薄膜，腔体处在某个表压下。测量外部压力，因为在外部压力与内部表压之间的压力差在薄膜上产生一个作用力，造成了薄膜挠曲。理想地，内部参考压力是真空，这样可以抵消内部腔体压力的影响。然后利用反电极以电容的方式测量薄膜挠曲。
在图2中，根据有限元模型(FEM)仿真，将用于电容式压力传感器的薄膜挠曲轮廓表示为压力的函数。压力从上到下以0.1巴的步长从0.1巴增加至1巴(以10kPa的步长从10kPa增加至100kPa)。对于750nm的间隙，薄膜“倒塌”发生在0.35巴(35kPa)。腔体内的压力为零并且假定没有残余应力。
在某个压力下，上薄膜将开始接触腔体的底部。对于所建模的半径为100μm、厚度为1.5μm的SiN薄膜，在0.35巴(35kPa)下已经发生这种情况。
在图3中，描述了电容作为所施加压力的函数，表示出当挠曲薄膜接近下电极时非线性的C～1/P行为以及在下降阶段薄膜“向下接触”之后差不多线性的C～P行为。从该图可以明显看出，就在“向下接触”之前压力灵敏度最大(较大C-P斜率)。图3再次涉及厚度为1.5μm、间隙为750nm、半径为100μm的SiN薄膜(杨氏模量为250GPa、泊松比为0.23)。在电极之间是εr＝6的200nm的SiN电介质层。
可以设计膜片尺寸，以便设定压力范围。下面给出了对于圆形薄膜的挠曲作为压力、薄膜厚度、薄膜半径和间隙高度的函数的关系式。在抗挠刚度支配机制中作为压力P的函数的圆形薄膜的挠曲w(r)由下式给出：
其中，R是薄膜的半径，r是从边缘至实际挠曲点的距离，v是泊松比，E是杨氏模量，h是薄膜厚度。
从上述关系式中可以看出，挠曲与R4和1/h3成正比。薄膜厚度和/或尺寸中的较小变化已经对挠曲轮廓产生巨大影响。这个关系对没有任何内部应力的薄膜是有效的。如果考虑内部应力，薄膜变得更硬并且达到接触点的压力变得更大。
如果在腔体内部存在某个残余压力，根据波义耳定律内部压力将与体积变化成反比变化。例如考虑直径为75μm、高度为500nm的腔体，腔体由2.2μm厚的SiN薄膜覆盖。其体积为～9000μm3，在1巴(100kPa)的外部压力下(假定腔体真空)，体积减小至～7600μm3。这由图4中的圆圈表示，示出了对于腔体真空腔体体积减小作为所施加外部压力的函数。输入参数为厚度为2.2μm、半径为75μm的SiN薄膜(杨氏模量为220GPa、泊松比为0.3)，间隙高度为500nm。
如果在腔体中的残余气体压力是100毫巴(10kPa)而不是真空(用外部真空测量)，那么如果施加1巴(100kPa)的外部压力，该气压将上升至120毫巴(12kPa)。这也在图4中利用三角形点示出，表示了对于100毫巴的初始压力(10kPa，并且是对于所施加外部压力为0.0巴的压力)的内部压力变化。
如果在腔体中的压力随时间变化不是恒定的，例如由于释气，那么薄膜将经受对抗外部施加压力的额外的但是未知的作用力。如果在校准期间不考虑腔体内部的压力增加(在上述示例中为100毫巴(10kPa))的影响，那么误差随压力而增大。例如，由于薄膜挠曲，内部压力在1巴下增加至120毫巴(12kPa)以及在2巴(200kPa)下增加至145毫巴(14.5kPa)。如果没有在受控环境中规律地校准传感器，那么这会导致随时间变化的不可接受的信号漂移。在实际日常生活的情况下，难以执行传感器校准，因为通常不能将传感器从其环境中取出(例如医学植入、汽车压力传感器等)。此外，如果腔体内部的气体由于温度增加而膨胀，那么如果内部压力是未知的，将不能校正影响。
校准为潜在的信号漂移提供了解决方法。
出于这个原因，在校准程序中确定薄膜的初始状态和挠曲行为并且时常检查是否发生任何变化是重要的。
在标准校准期间，会向薄膜施加几个参考压力，并且会测量电容。校正和校准参数会从测量结果中提取并且被存储在芯片上的存储器中或者会修整(trim)电路元件。这些校准数据例如可以由在适当的压力感测范围内获取的电容-电压(C-P)数据点组成。典型地，需要三个或者更多的C-P点，以便通过数据点推导高阶多项式拟合。因为C-P关系是非线性的(参见下面的公式)，那么校准点越多，多项式拟合就会越准确。其他的校准可能性例如是电容电压(C-V)扫描。这种扫描包括在不同偏置电压下准确的电容测量。通常，在+20与-20V之间以1V的间隔绘制C-V曲线。由于静电引力，薄膜朝向另一个电极挠曲，随着电压偏置增大(负或正)而增大电容。可以利用通过C-V数据拟合来推导薄膜柔量，薄膜柔量是薄膜压力灵敏度的一个量度。C-V校准方法是一种相对快速的校准方法，可以在不使用专用气压腔室的情况下在晶片上执行。主要优点是方法快速并且成本低，因为可以避免多个C-P校准数据点的聚集。
皮拉尼传感器或者谐振器不仅在初始校准期间而且在器件的操作期间都提供了额外的校准可能性。方法如下：
利用第一压力传感器的电容输入，利用存储器中的校准数据(C-P和/或C-V)由外部施加压力做出第一估计。第二压力传感器(即皮拉尼传感器或者谐振器)同时测量腔体内的内部压力。在校准程序中，内部压力也作为外部施加作用力(例如压力和/或静电力)的函数被存储在存储器中。所测量到的电容与薄膜挠曲直接相关，挠曲确定了在腔体内部的实际体积。
如果例如在某个压力条件下薄膜挠曲是已知的(例如薄膜通常在真空下是平坦的)，那么对于某个压力变化可以容易地计算处体积变化。这个数值应当与腔体内第二压力传感器的压力读数相关。这是第一个检查，检查传感器行为是否是可复现的并且准确的。对于相对大的(＞10毫巴)腔体压力，这个方法工作地更好。如果腔体压力接近真空，那么背面压力的绝对变化将较小并且第二压力传感器将不能检测小的差异。然而，如果出现释气，第二压力传感器将能够获得背面压力的变化。如果在校准期间背面压力接近真空并且在一段时间之后背面压力增加至例如1毫巴，那么通过把相同数量，即1毫巴，增加给第一压力传感器的输出可以校正绝对压力读数。然而，如果在校准期间例如内部压力读数在真空下为100毫巴以及在1巴外部压力(在这种情况下由于背面挠曲总的腔体体积减小50％)下为150毫巴以及在某个时间点测量到165毫巴，那么这可能由于更高的外部压力、由于释气或者由于两者的组合。
第一压力传感器的电容测量现在可被用于计算薄膜挠曲轮廓和从参考状态(即在校准期间的体积和腔体内的压力)的结果体积减小。如果确定体积减小为例如60％(由于更高的压力)，那么腔体内的压力应当为160毫巴。与第二压力读数的差异由于释气造成并且可被用于计算真实的外部压力。第一压力传感器的电容测量允许确定在薄膜上的压力差(即外部施加压力减去内部压力)。内部压力的测量用于几个目的：首先，内部压力可被用于过程控制，在封装之前检查晶片级腔体密封，监测腔体内部潜在的释气并且校正它，在不同的外部压力下校正温度灵敏度。
如果必要，可以利用白光干涉仪作为附加的输入参数容易地测量初始薄膜挠曲，参数可被存储在存储器中用于计算体积变化。
为了从薄膜挠曲、即上述挠曲表达式w(r，P)中提取C(P)依赖性，必须求解下面的积分：
挠曲轮廓w(r，P)可被描述为中心挠曲w0(P)与形状z(r)的乘积，后者是半径的函数。z(r)依赖于薄膜的材料特性：弯曲为主的薄膜与应力为主的薄膜具有不同的形状z(r)。对于弯曲为主的挠曲轮廓：
薄膜中心挠度w0(P)由[Timoshenko，板壳理论(Theory of plates and shells)，第392页]合理地描述并且线性地依赖于压力P：
对于无应力以及预应力圆形固支板，只要应力高于(即压缩小于)：
那么，可以经由w0(Pcoll)＝g找到向下接触或者倒塌压力Pcoll。因此，
对于有效的间隙高度g’，考虑到高度hdiel以及电极εr与实际间隙或者腔体高度g之间的电介质材料的介电常数，可以推导出下面的关系：
电容作为中心挠曲w0的函数即为：
其中以及
中心挠曲是压力的函数并且由间隙距离和倒塌压力Pcoll限定，倒塌压力即薄膜中心接触腔体底部的压力：
现在可以用下面的公式描述作为P的函数的电容：
其中
压力灵敏度，即导数dC/dP，可被写作：
如果薄膜在其未挠曲状态，那么灵敏度将会相对较低，因为电极彼此隔开较远(当内部与外部之间的压力差较小时会发生)。从图3可以看出，就在上薄膜接触衬底之前器件的灵敏度是最大的。由于极板电极之间距离减小，电容随压力非线性地增大到上电极接触腔体底部的点。在高于接触点压力的压力下，电容显示出随压力的线性增大。对于要求大灵敏度的应用，在向下接触压力附近限定压力工作范围是有利的。对于要求线性的应用，应当在向下接触压力之上选择压力工作范围。
在常规的MEMS压力传感器中，接触点压力将依赖于薄膜的初始挠曲状态显著地变化，状态很大程度上由几何尺寸、应力和内部腔体压力确定。图5示出了假定几个内部腔体压力，电容和灵敏度的FEM仿真作为所施加外部压力的函数。输入参数为厚度为2.0μm、半径为75μm的SiN薄膜(杨氏模量为220GPa、泊松比为0.23、拉应力为200MPa)。间隙高度g是500nm。随着薄膜接近腔体的底部，压力随减小的体积增加并且需要更大的外部压力向下接触。只有腔体在其未挠曲状态处在非零压力下才会出现这种效果(参见图5)。由于腔体内部的残余气体压力，与压力灵敏度的显著变化一起，出现倒塌压力的显著上移(＞2倍残余压力)：在倒塌之前灵敏度下降，在倒塌之后灵敏度提高。此外，由于气体膨胀效应，温度灵敏度提高(波义耳：PV＝nRT)。压力敏感薄膜越靠近腔体的底部，电容变化越大，同时对于小的薄膜位移内部压力变化将会很小。因此，体积减小对于腔体内部压力增大的影响将会相对较小。然而，可以从校准曲线容易地捕获并且辨别由于释气造成的腔体压力的增大。
具有参考压力传感器的压力传感器允许将背面(外部)压力增加与体积减小关联，与薄膜挠曲的测量独立。因此，当采用腔体内部的压力作为参考表压时，可以开发这种双压力测量方法，以便以独立的方式确定薄膜挠曲。当dC/dP与dV/dP相比仍然较小时，即当压力敏感薄膜远未倒塌(例如在低压力下)时，这种方法工作地最好。压力的谐振器或者皮拉尼测量使能相同的校准功能。
大多数电容测量简单地涉及待测电容器与具有已知数值的电容器之间的比较。如果使用完全相同的电极表面，可以应用这种方法测量电容比并且找到薄膜的零挠曲点。如果一个电容器在电路中相同点上取代另一个，那么可以频繁地执行这种比较。
桥式比较方法非常适用于比较具有高准确度的电容器。电阻比桥是惠斯通电桥构造，其中由可变电容器和标准无损耗电容器Cs与电导Gs的并联或者Cs与电阻器Rs的串联测量电势划分。如果这两个参数等于两个定义好的电阻器R1和R2两端电势的比值，那么探测器无信号。
时间常数法依赖于通过已知电阻器的充电或者放电的时间常数的测量。如果以阶梯函数的形式将电压施加至串联的初始放电电容器和电阻器的组合，那么在电容器上的电荷和电压向其满值(full magnitude)指数地增加，时间常数(以秒为单位)等于电阻(以欧姆为单位)与电容(以法拉为单位)的乘积。类似地，当已充电电容器通过电阻器放电时，电荷和电压以相同的时间常数衰减。可以简单地用标准方法确定这个充电-放电周期的时间或者频率。
下面将详细描述皮拉尼压力计的使用。
皮拉尼压力计的操作是基于压力依赖热传递，通过气体分子碰撞从悬挂的加热导线传递至热沉。通常情况下，由导线的电阻加热产生热量。电加热(Qel)等于三个热损耗分量。第一个是加热器与热沉之间通过气体的热传导(Qgas(P))，它是压力P依赖的，因为当Kn＝λ/d＞＞1时，气体的导热系数依赖于压力。其中，Kn是克努森常数(Knudsen number)，λ是气体的平均自由程，d是区域的特征尺寸(characteristic dimension)。第二个是通过接触的热传导(Qend)，以及第三个是热辐射(Qrad)：
Qe(P)＝Qgas(P)+Qend+Qrad
通过合理的近似，从加热器至气体的压力依赖热通量被建模为：
其中，Q∞是在高压力下从加热器至气体的热通量，限制为一个常数；P0是经验转变压力，确定了动态范围的上限。P0与加热器与热沉之间的间隙大小成反比。压力下限对传感器的有源区更敏感。因此，为了扩大皮拉尼传感器的动态范围，间隙尺寸应当较小并且其有源区应当增大。此外，如果结构被完全包围，即在底面和每一个侧面上，允许测量较低压力的热耗散区域将是现有皮拉尼设备的三倍。可以由光刻法精确地限定加热器与两个侧壁之间的小间隙，由SOI厚度限定底部距离。
使用三个热沉，包括包围加热器的下方的衬底和两个侧壁。这样，大大增加了通过气体的热量损耗面积，从而在没有增加传感器尺寸的情况下，增大了传感器的动态范围。可以用微机械技术精确地调谐加热器与两个侧壁之间的间隙，技术包括光刻法和深反应离子刻蚀。间隙通常在200nm与1000nm之间。因此，它将确保传感器的高压力上限。
平均自由程λ依赖于温度T、碰撞分子的半径r、阿伏加德罗常数NA和压力P：
这意味着，对于的平均分子直径，在100毫巴(10kPa)下，平均自由程在2μm的数量级，而在1巴(100kPa)的压力下，平均自由程下降至200nm。这个示例示出，对于低压力，气体分子只与加热导线以及热沉的侧壁碰撞。由于分子碰撞的频率与气体压力成正比，当克努森常数(Knudsen)大于1时，压力还确定了热传递速率。
使用四点探针电测量来确定在从真空至大气压力的范围压力下的皮拉尼压力计的电阻变化。图6示出了对于三种不同构造的归一化电阻变化。
(a)具有四个结合焊盘的皮拉尼设备，长度为100μm、宽度为2μm、厚度为1.4μm；
(b)具有四个结合焊盘的皮拉尼设备，长度为200μm、宽度为2μm、厚度为1.4μm；
(c)具有两个结合焊盘的皮拉尼设备，长度为336μm、宽度为3μm、厚度为1.4μm。
从测量结果可以看出，只在长度上有差异的传感器(a)和(b)分别能够测量40托(5.3kPa)至500托(67kPa)以及10托(1.3kPa)至480托(64kPa)。由于较大的加热器面积，较长的一个能够检测更小的压力和更大的动态范围，这与理论是一致的。长度只有336μm的传感器(c)能够测量非常大的压力范围，即从80豪托(11Pa)至200托(27kPa)。它显示了比任何用表面微机械硅皮拉尼设备所报道的动态范围都更大的动态范围。三个热沉大大扩大对了传感器的动态压力范围。依赖于设备尺寸/构造，可以得出结论，皮拉尼压力计可以理想地在1至200毫巴(100Pa至20kPa)的范围内工作。
利用腔体内的皮拉尼压力计，可以获得薄膜的挠曲轮廓(即电容)与由于上述体积减小所造成的压力增加之间的唯一关系。在所有情况下，可以通过查看校准曲线验证传感器完整性。可以利用在对压力不敏感的腔体内的参考皮拉尼压力计来确定由于释气所造成的绝对压力增加。此外，可以将温度计与读出电子设备一起集成，用于补偿变化的环境温度。
如果在腔体内部存在某个初始压力，那么如果大压力敏感薄膜变挠曲，悬置导线的热耗散将由于气体压缩显著变化。在这种情况下，热耗散的增加可被用作同样由于挠曲的压力敏感薄膜的体积减小所造成的外部压力的度量。
通过利用四点探针测量悬挂梁上的电阻变化可以确定热量损耗。为了抵消由于热膨胀效应所造成的电阻变化，将加热导线形成作为平衡惠斯通电桥的一个臂。与导线碰撞的气体分子从导线传递走热量并且使电桥相对于参考状态不平衡。由于碰撞的频率与气体压力成正比，因此使电桥保持平衡的电压与压力成正比。
可以优化皮拉尼传感器布局。
理想地，导线具有高的电阻温度系数。例如，在SOI晶片上构建掺杂MEMS硅梁，晶片具有与围绕导线的热沉近距离的足够大的表面积。具有两个结合焊盘，长度为336μm、宽度为3μm、厚度为1.4μm的皮拉尼设备示出了压力传感器腔体的与其压力机制中的最佳灵敏度。
皮拉尼压力计感测元件需要低电阻(使得在低操作电压下获得大的功率耗散)，同时需要大的温度系数(以便检测压力差)和大的面积(以便对压力差更敏感)。这些是矛盾的要求，因为对于硅，大的温度系数要求低的掺杂浓度，以及与传感器元件大的导线长度结合会导致大的电阻。因此，对于皮拉尼压力计感测元件，简单导线不是最佳形状。导线可以较短，但是具有大的热沉结构。
上述用于皮拉尼压力计的数值以及压力依赖性仅仅是示例。通过调节导线的几何尺寸及其环境，这些数值可被调至应用。
下面将详细描述谐振器的使用。
静电激励薄膜、悬臂或者狗骨头状的谐振频率是薄膜机械柔量的量度(加载薄膜将使谐振频率偏移)。可以通过测量两个驱动电极之间电阻抗，电阻抗是频率的函数，同时通过在谐振结构两端施加直流偏置电压Vdc，确定谐振频率。因此，薄膜由静电力激励，以及通过测量电容电流检测其运动，电容电流是相对电极之间的电容是距离zO+Δz的函数的结果。替代地，可以在具有放大器的反馈回路中配置设备，回路形成一个MEMS振荡器，振荡器连续地产生交流输出信号，信号具有依赖于外部压力的频率。利用任何常规的测量MEMS、机械谐振器或者RLC电路的谐振频率的方法都可以确定频率。例如，可以构建锁定至谐振的振荡器。然而，由于压力变化造成的频率偏移是相当小的，并且不是非常适用于确定腔体内的压力。
图7示出了作为压力函数的谐振频率。
输出信号的谐振频率在升高的压力下倾向于峰加宽。因此，对于压力，品质因数的确定是一种直接的量度。
可以利用频率扫描并且采用在谐振频率下的半峰全宽来确定品质因数。另一种方法基于利用必须施加以便保持振荡器处在谐振(“振荡”)的增益。信号放大增益是一种实现某个幅度以及因此在谐振频率下的宽度的直接措施。
优选地，利用静电驱动和压阻读出在SOI晶片上构建MEMS谐振器。
图8示出了狗骨头状谐振器的示意性顶视图以及图9示出了狗骨头状谐振器的SEM截面图，狗骨头状谐振器具有在SOI中制造的压阻读出。
狗骨头状状谐振器由静电力激励，并且通过测量由压阻效应调制的电流来检测其运动。已知硅谐振器是温度依赖的。因此，除非出现好的参考，否则由压力变化所造成的频率中小的变化将难以测量。通过将在独立的密封腔体中与第一谐振器完全相同的第二谐振器合并至靠近压力传感器，可以通过比较两个器件的谐振频率来补偿温度差。理想地，也可以将温度传感器合并至读出电路系统，以便使温度对气体热膨胀的影响与谐振器的Q因数变化交叉关联。
如果在腔体内部的压力在某个范围内(即大于1毫巴(100Pa)并且小于1000毫巴(100kPa))，那么谐振频率的品质因数可被用作内部压力的量度。这在图10中示出，该图示出了在56MHz下谐振的谐振器的品质因数和灵敏度，体现了在高压下灵敏度的快速下降。
低于1毫巴(100Pa)，品质因数几乎没有变化(它平稳在67000的恒定数值)。在较高压力下，由于与周围气体的碰撞，谐振器运动衰减。在1巴(100kPa)下，品质因数下降至1000以下。在1巴(100kPa)以上，变得相当难以准确地测量压力。在非常低的压力下，谐振器运动没有显著地衰减，并且压力传感器将不能检测其基本谐振模式中的小变化。然而，还存在平面外谐振模式，模式可被用于在高得多的灵敏度下检测甚至更低的腔体压力。然而，平面外运动的检测要求垂直于静电力的电容测量，静电力被定位在平面上。
图11示出了在56MHz下谐振的狗骨头状谐振器的平面外运动(由于驱动造成的50nm平面外运动相对于1-2nm平面内运动)。
如果在腔体内部存在某个初始压力，那么如果大压力敏感薄膜变挠曲，谐振结构的品质因数将由于气体压缩显著变化。在这种情况下，谐振频率的品质因数可被用作同样由于挠曲的压力敏感薄膜的体积减小所造成的外部压力的度量。
根据下面的关系式，品质因数Q是压力P的函数：
其中，Qinit是真空下谐振器的品质因数，fres是谐振频率，α是经验拟合参数，ρSi是密度，以及Vres是硅谐振梁的体积。
例如，如果在腔体中的残余气体压力是100毫巴(10kPa，当外部压力为0巴)，那么如果外部压力增加至1巴(100kPa)，腔体内部的压力将增加至～120毫巴(12kPa)(直径为75μm、500nm大的腔体的体积为～9000μm3，并且如果使用厚度为2.2μm的SiN薄膜，在1巴下体积减小至～7600μm3)。如果不考虑腔体内部的压力增加的影响，误差在1巴下为20毫巴(2kPa)以及在2巴(200kPa)下为45毫巴(4.5kPa)。
因此，腔体内的压力增加也变成薄膜挠曲的度量。为了使用这种技术，腔体内部的压力应当小于100毫巴(10kPa)，以便检测品质因数中足够大的变化(例如从100毫巴(10kPa)至145毫巴(14.5kPa)的变化(即0巴至2巴(200kPa)的外部压力)将会导致20000至15000的品质因数变化ΔQf(即140ΔQf/毫巴))。通常，利用PECVD SiN膜流(membraneflow)中所采用的材料和加工方法，可以实现30毫巴(3kPa)的内部压力。
上述用于Q因数的数值以及压力依赖性仅仅是示例。通过调节谐振器的几何尺寸及其环境，这些数值可被调至应用。
可以利用输入的组合。当存在来自两个压力传感器的输入时，需要将它们组合，以便推导出准确的外部压力。工艺过程可以涉及：
-通过测量电容来确定薄膜的挠曲z；
-确定腔体内部压力Pin；
-比较腔体内部的参考压力和参考挠曲轮廓的存储值与当前的挠曲轮廓和内部压力：内部压力应当根据波义耳定律变化，因此Pin中的任何变化都可被计算回至在给定挠曲下它应当具有的数值。
-为Pin中的任何漂移调节Pout，将温度考虑在内。可以在读出电路系统中一起集成温度传感器，以便使温度对气体热膨胀的影响与谐振器的Q因数变化交叉关联。
在固化工艺过程中调节压力范围的最方便的方式是调节薄膜半径，而不是薄膜厚度、间隙高度或者微调薄膜的内应力。从制造的角度，实际可行的间隙高度在300nm至1000nm之间变化。较小的间隙会导致牺牲层去除的问题，特别是如果薄膜半径较大时(要求较长的刻蚀时间，这对刻蚀剂的选择提出了限制)。较大间隙制造更昂贵并且产生额外的形貌(topography)。通常选择薄膜的厚度等于或者大于间隙距离，以便保持器件在抗挠刚度控制机制中。这是有利的，因为这减小了由于工艺变化所造成的残余应力对挠曲轮廓的影响。
存在几种方式来提高压力传感器的动态范围。
一种选择是使用具有不同薄膜尺寸的压力传感器阵列。由于挠曲与1/R4成正比，只要求薄膜半径中的小变化来覆盖大的压力范围。
当在薄膜“向下接触”之后将非线性C-P响应与线性C-P响应结合时，可以进一步增加动态范围。然而，向下接触压力可以从模具到模具显著变化，依赖于薄膜的厚度、应力和内部腔体压力。因此，腔体体积变化的单独测量将会是扩展操作范围的有利优点。
因此，利用将挠曲薄膜的电容输入与来自压力传感器(皮拉尼压力计或者谐振器)的内部压力增加的数据结合的检测程序在大的动态范围内提高了准确度、信噪比和压力灵敏度。
图12A至12K示出了用于电容式压力传感器的示范性工艺流程的连续步骤，电容式压力传感器包括皮拉尼压力计或者谐振器。
从SOI晶片120(1.0μm的BOX、1.5μm的SOI)开始，生长厚度为10nm的热氧化层122(图12A)。然后，利用标准光刻和刻蚀(掩膜1)应用零标记。
使用2％的HF刻蚀来去除10nm厚的氧化层并且清洁晶片。然后用2nm厚的热氧化膜(焊盘氧化物)作为第一注入的掩膜层重新氧化晶片。在N阱光刻(掩膜2)之后执行N阱注入124，以便限定谐振器结构或者皮拉尼压力计(图12B)。剥离(利用高剂量注入剥离)和退火(在950℃下预阱驱动退火22分钟)晶片，并且在2％的HF中除去注入氧化物。
然后，沉积硬质掩膜126(320nm的TEOS氧化物)，以便允许图案化用于腔体和压力传感器的沟槽区域(图12C)。用光刻法(掩膜3)图案化晶片，并且刻蚀和剥离SiO2层。随后是利用深反应离子刻蚀的硅沟槽刻蚀。硅刻蚀停止在BOX层上，随后是剥离。
随后，利用2％的HF和长的刻蚀时间去除硬质掩膜。其后是20nm的热氧化层。这在沟槽侧壁上形成均匀的氧化层128，以防止向外扩散。然后，执行(在1175℃下退火2个小时)阱驱动(高温退火(例如1175℃，2个小时)以便激活在N阱注入步骤124期间注入的掺杂剂)。如果完成了这个步骤，那么利用光刻法和NPLUS注入130(掩膜4)图案化下电极和接触，随后是剥离和激活退火(在950℃下退火27分钟)(参见图12D)。
下一个步骤是在HF蒸汽中谐振结构/加热导线结构(依赖于压力传感器的类型)的释放(图12E)。应当刻蚀BOX足够长的时间，以便实现至沟槽的物理连接，沟槽可以接触压力传感器腔体132。在释放之后，由20nm的热氧化层生长焊盘氧化层134，以便当作为牺牲层沉积铝时防止硅和铝的合金化。
随后是牺牲层136的(PVD)沉积，牺牲层稍后会被去除，以便形成腔体(图12F)。
牺牲层由1.0-1.5μm厚的金属化层(典型地是Al/Cu)组成。沟槽和下面的腔体是封闭的。以适当的圆形图案化和刻蚀(掩膜5)这个牺牲层，形状具有用于压力传感器的活板(flaps)，以便在圆形薄膜区域之外接触这个层用于牺牲刻蚀。Al刻蚀应当停止在20nm的焊盘氧化层上。较大的牺牲膜厚度产生较大的间隙，并且导致总体较小的灵敏度，但是较大的动态压力范围。小的牺牲膜厚度会导致更多的基于牺牲层去除的工艺问题，但是有利于尽可能高的增加平行极板电极之间的电容。
牺牲层沉积之后是PECVD氮化硅覆盖层138的沉积(图12G)。这种特定的薄膜通常0.5-1.5μm厚，并且在牺牲层刻蚀期间用作上电极的刻蚀保护。这个层的厚度和应力影响薄膜的最终刚度。可以用沉积条件调谐SiNx:H层中的应力。优选地，优化薄膜直径，以便为给定的SiN薄膜厚度限定某个压力操作范围。典型地，对于直径在50-75μm之间的薄膜，选择薄膜厚度在1.5μm至2.5μm之间，直径在0.5巴和5巴(50kPa和500kPa)之间产生足够宽的动态压力范围。对于低压力(即＜0.2巴，即＜20kPa)，薄膜的厚度必须减小至300-500nm，以便产生柔软得多的薄膜。SiN沉积之后是450℃下的炉退火，以便使薄膜致密。
随后图案化(掩膜6)氮化膜，以便开接触孔和牺牲刻蚀孔。对SiN和SiO执行干法刻蚀，并且停止在Si和Al牺牲层上。围绕薄膜圆周地放置这些孔，即在圆形电极区域之外，并且通常直径为1-2μm。孔的直径越大，牺牲材料越容易被去除。
在牺牲层刻蚀期间通过刻蚀开孔140形成腔体(图12H)。用PES刻蚀(磷酸、硝酸和醋酸的混合物)、PS刻蚀或者简单地用氨水可以选择性地去除Al层。利用湿法刻蚀的缺点是薄膜会由于毛细作用力粘在下层衬底上。尽管利用临界点干燥可以释放薄膜，但是对于牺牲层刻蚀，干法刻蚀是优选的。在这点上，氯干刻蚀能够在不刻蚀氮化层或者BOX层的情况下从腔体选择性地去除Al。
在释放之后，在450℃的炉退火下进一步使薄膜致密：从腔体中去除任何残余水分并且从薄膜尽可能去除残余氢气。
在350℃的反应室温度(chuck temperature)下沉积“热”PVD Al。当在异曲(non-conformal)Al沉积期间利用“Al回流”时，刻蚀孔将有效地密封孔，在PVC基础压力下没有“接缝”(图12I)。用于有效密闭的Al层142所要求的厚度依赖于孔的直径和间隙的直径，并且通常在2-3μm的数量级。对于大的间隙高度(例如5μm)，与大的刻蚀孔(例如直径为2μm)结合，要求更厚的Al层(5μm)用于密闭。尽管在PVC基础压力下腔体是密封的，由于氢气释气(参见下面的讨论)，腔体压力通常增加至30毫巴(3kPa)。
在这个工艺示例中，使用物理气相沉积(PVD)金属插头密封腔体。这有利于减小基底压力以及避免由于气体的热膨胀所造成的腔体中不期望的气压变化。此外，可以用与参考压力传感器相同的流程制造压力传感器，在工艺流程中没有任何变化，降低了掩膜成本。如果利用诸如采用PECVD或者LPCVD沉积工艺的SiN或者SiO2的电介质膜密封腔体，那么在腔体中的基础压力将由沉积工艺期间沉积室中的压力确定，压力通常比PVD室的压力高得多。
图12J示出了Al层142的电极图案化，以便形成用于压力传感器的上电极144以及用于传感器的覆盖层146。
在电极图案化之后，施加SiN钝化层148(图12K)。为了减小应力梯度，可以调节在金属电极之下和之上的SiN厚度，使得Al电极位于薄膜的中间。通过后续的图案化(掩膜8)以便形成开孔150来产生电连接和结合焊盘。刻蚀开孔进入SiN层采用标准的制造方法。
图12K是在钝化层中开孔结合焊盘之后的最终截面图。
尽管可以用PECVD SiNx:Hy薄膜制造密封腔体，但是当外露于苛刻的环境(例如在升高的温度下操作，由于H+生成H2从外部扩散进入腔体以及在相反的电极处与电子重新组合)时，压力最后会潜在地上升。此外，从SiNx:Hy覆盖薄膜的氢渗出发生依赖于PECVD沉积条件以及薄膜的结果SiNx:Hy组成。氢含量依赖于沉积条件，当沉积温度下降时会包含更多的氢。后沉积退火条件(即在腔体封闭之前)也在氢释气进入腔体的程度中起作用。
图13示出了作为退火温度函数的从PECVD SiNx:Hy膜的氢水渗出。在腔体密闭之前固化薄膜是重要的。如果PECVD SiNx:Hy密封方法将被用于密闭孔，后来的任何退火都会在腔体中产生显著的压力增大。
利用较高的沉积温度以及基于后续退火应用，可以提高PECVD膜的密度以及因此扩散势垒行为。在适当的PECVD条件下，获得高密度的富氮SiN膜(表1)。已经示出，在氮中是过化学计量的SiN材料在450℃的退火下呈现特别低的释气。当包含这种SiN膜作为压力薄膜的一部分时，可以使相对释气程度最小化，并且可以将低的内部腔体压力保持在大约30毫巴(30kPa)，如图14所示，该图示出了在封装之后用PVD Al插头覆盖腔体的SiN中压力的累积分布。
表1：在450℃下退火之后依赖于Si:N:H膜的密度和组成的氢释气的影响。
在本发明的一个示例中，可以在CMOS电路顶部形成电容式压力传感器和皮拉尼压力计。然后，CMOS电路可被用作压力传感器的读出电路，并且它包括具有多级互连排列的晶片。
图15用于解释工艺流程的一个示例。
图15A示出了CMOS电路的互连排列的上金属层151，互连向下延伸至下CMOS层。电路的顶部具有氧化层152(例如1000nm厚的高密度等离子氧化物)和PECVD钝化层153，例如600nm的SiN。
刻蚀通孔通过钝化层和氧化层至具有第一掩膜的上金属层，并且通过CVD工艺用钨填充这些通孔，随后是平面化，停止在氮化硅层上。具有已填充通孔154的结果结构如图15B所示。通孔可能具有0.7μm的直径。
形成铝的下电极155，并且使用第二掩膜用于图案化。然后在电极上提供SiC层156，以便防止在上电极与下电极之间的短路并且避免在牺牲刻蚀期间(如下)SiN钝化层的刻蚀。结果结构如图15C所示。
然后沉积牺牲层157，例如SiO2。有牺牲层形成的所需间隙大约在0.5μm至1μm。如果形貌要求，可以在牺牲层沉积之前执行氧化物填充，以便使下表面平面化。然后可以使这个氧化层向下平面化至SiC层156来提供平坦的表面，牺牲层在该表面上沉积。
在牺牲层157中形成通孔图案，再次例如具有直径为0.7μm的通孔。这利用第三掩膜。通孔延伸通过牺牲氧化层和SiC156层向下至下电极155。
然后沉积上电极材料158，诸如钨。结果结构如图15D所示。
钨层需要足够厚来填充通孔并且在牺牲刻蚀之后形成稳定的薄膜。例如，可以使用大于400nm的厚度。
上电极可以替代地由SiGe构成，例如利用两阶段沉积工艺。第一CVD工艺过程提供所需厚度层来填充通孔(例如400nm)，并且沉积第二较厚的PECVD SiGe膜，例如厚度为3至4μm。利用较低张应力沉积执行，例如20MPa至60Mpa。
在图15D中，皮拉尼腔体被表示为160并且电容式压力传感器腔体被表示为161。
然后图案化上电极158。可以使用第四掩膜用于结合焊盘电隔离(例如具有2μm的图案尺寸)并且可以使用第五掩膜来形成牺牲刻蚀释放孔(例如具有直径为0.5-0.7μm的图案尺寸)。需要小直径的牺牲刻蚀孔，以便在退火步骤期间允许快速的闭合。
然后执行氧化物沉积，以便在皮拉尼导线上形成腔体，并且导致如图15E所示的结构。上氧化物被表示为162。
上电极图案化限定了皮拉尼压力计的自由悬挂部分163，压力传感器薄膜164和用于皮拉尼压力计的电极/悬挂结构165。
然后利用第六掩膜图案化上牺牲氧化层162，以便形成在自由悬挂部分163和皮拉尼压力计电极165上的覆盖。然后沉积并且图案化上铝电极层166(掩膜7)，以便形成图15F所示的结构。
在图15F中，接触170是皮拉尼电极接触，接触172是至电容式压力传感器上电极的接触以及接触174是至电容式压力传感器下电极的接触。接触通过CMOS电路的上金属层，如清楚示出的接触170和174。
然后利用HF蒸汽刻蚀执行牺牲刻蚀。这要求对SiC层156和W或者SiGe层的选择性。经由电容式压力传感器的支撑锚部分之间的间隔，皮拉尼压力计的腔体是可接近的。
最后，应用覆盖层176，如图15G所示。这可以是利用PECVD工艺形成的SiN、利用CVD工艺形成的TEOS或者利用PECVD工艺形成的SiC。典型的厚度为1至2μm。图案化这个覆盖层(掩膜8)，使得能够接近电极接触，如图15G所示。覆盖层设计确定了传感器的压力响应和释气性能。
这种工艺流程的一些优点包括：
-可以在400℃下在CMOS结构的顶部沉积SiGe或者W膜，没有金属线电阻或者晶体管性能的下降。
-稳定的SiGe或者W膜不表现出蠕变并且具有良好控制的弯曲挠曲轮廓(低的张应力)。
-存在SiGe或W电极与Si的小的热膨胀系数不匹配，使得可以避免褶皱。
-存在薄膜的低温度敏感性。
-在下电极顶部的薄PECVD SiC层的使用提供了良好的电介质隔离，并且在倒塌中操作器件(在顶部与底部之间没有短路)。
-在晶片上分散小压力传感器性能。薄膜厚度和腔体高度具有良好的均匀性，因为它们由沉积参数而非平面化步骤限定。
各种薄膜形状都是可能的，包括圆形薄膜和矩形悬挂薄膜。
对于最大位移，对大应力梯度最结实的形状是圆形板，但是六边形、正方形或者矩形也是可能的。从建模的角度，圆形模型也是优选的，因为存在用于挠曲轮廓的分析法。用于封装的所选方法基于保持薄膜传感器区域自由，以便允许薄膜的挠曲以及检测压力变化。出于这个原因，当在高压下将模塑化合物注入封装模具时，在模具上应用非粘箔并且使大于薄膜尺寸的活塞推挤模具。当释放活塞和模具时，从薄膜去除箔。活塞保护薄膜免受高压以及模塑化合物在薄膜上的沉积。
组合的电容和内部压力传感器设计对于内部传感器校准是理想的：在MEMS压力传感器中尚未存在一个函数。此外，内部谐振器的使用允许执行完整性检查(以便验证传感器是否仍然在预先确定的限度内起作用并且因此稳定)。可靠的校准对于MEMS器件是至关重要的，在器件中几何尺寸和/或材料特性中的小变化对传感器性能具有巨大的影响。
对于皮拉尼压力传感器的示例，利用皮拉尼压力计的压力感测方法是已知的。利用这种类型压力感测的问题在于加热导线必须被悬挂在待感测的环境中，这使得它们在大多数压力传感器应用(在反应性气体或者在液体中感测)中是无用的。在本发明的设计中，加热器元件被封装，从而避开环境，这允许例如在爆炸敏感应用中的使用。此外，皮拉尼压力计在相对低的压力下工作得最好，这限制了其用于环境压力或者高压应用。此外，可靠的操作要求极小的电流，这使得它们也不太适用于极低功率的应用。替代地，本发明方法采用皮拉尼压力计用于校准或者信号漂移校正。对于某些应用，可以直接经由由于体积减小所造成的内部压力增加来确定外部压力。与标准的电容测量结合，可以提高准确度和信噪比。本质上，皮拉尼传感器的操作窗口被增加至较高的压力等级。
对于谐振模式压力感测的示例，利用谐振膜或者悬臂梁的压力感测方法也是已知的。通过将交变的静电场施加至相对的电极使薄膜谐振。这种类型压力感测的问题在于它只能被应用于气体，并且在相对低的压力下，这使得它对于大多数压力传感器应用(在环境气体或者在液体中感测)是无用的。利用谐振频率峰加宽方法的问题在于，在大压力下，即＞1巴(100kPa)，Q因数变得相当低，使得在环境压力下压力测量不准确。替代地，本发明方法采用保持在低压下的气密性腔体内部上的峰谐振的Q因数。现在不直接经由由于体积减小所造成的内部压力增加来确定外部压力。与标准的电容测量结合，可以提高准确度和信噪比。
本发明优选地利用差分传感器读出。差分压力传感器通常由两个独立的压力计组成，一个外露于待感测的介质以及另一个外露于参考压力。这个方法有利于校正设备的热膨胀。然而，由于腔体释气，差分读出不是信号漂移的解决方法。通常利用相同的读出技术(例如电容式读出)执行差分读出，以便比较恒定的输入与可变的输入。这要求两个完全相同但是隔离良好的结构。这与本发明方法相反，本发明方法在相同的腔体中但是利用不同的读出技术执行。
由于腔体体积的较小，气内部的压力增加。这个数值会与挠曲薄膜的电容式读出相关。如果在腔体内部存在低的残余压力，那么如果大压力敏感薄膜变得挠曲，由于传导结构的热耗散将由于气体压缩而增大。例如，如果当外部压力是0巴时，在腔体中的残余气体压力是100毫巴(10kPa)，那么如果外部压力增加至1巴(100kPa)(直径为75μm、厚度为2.2μm的SiN薄膜，间隙为500nm)，腔体内部的压力将增加至～120毫巴(12kPa)。因此，由于腔体内部压力增加造成的相对误差是20毫巴(2kPa)。
由于以下因素获得提高的准确度：
-腔体内部的压力增加(由于腔体体积的减小)可被监测并且与薄膜的电容式读出关联。
-可以容易地校正例如由于压力增大所造成的信号漂移，可以在参考压力计中检测到压力增大。
-可以校正由于热膨胀所造成的内部压力增加。
-可以补偿由于腔体热膨胀所造成的电容式薄膜的挠曲。
-获得作为薄膜挠曲或者所施加压力的函数的非线性电容响应。由于体积减小所造成的内部压力增加符合相当线性的关系。如果将这些输入组合，那么可以实现提高的信号，由于提高的信噪比而具有提高的分辨率。
在本发明的压力传感器中，由于薄膜挠曲导致的腔体体积减小所造成的腔体内部的压力增加可被监测并且与薄膜的电容式读出关联。可以容易地校正例如由于参考传感器中压力增大所造成的信号漂移。这允许多种薄膜和密封方法(CVD、PECVD、PVD)的应用。还可以校正由于气体热膨胀所造成的内部压力增加。
例如，利用芯片上温度计可以从其他读数中去耦气体的热膨胀。对于利用皮拉尼压力计的实施方法，温度计还可以是皮拉尼真空的非悬挂复制品。
本发明特别感兴趣在诸如移动电话(内置靠近麦克风)、气象站、GPS辅助、手表等消费应用中的压力传感器。其他应用包括在诸如胎压监测系统(TPMS)的汽车应用、智能楼宇应用(HVAC、气流测量、空气过滤器上的压降)以及医疗应用(导尿管、植入物、血压)中的压力传感器。
图16示出了具有所施加压力并且对于皮拉尼压力计版本的图12K的设计。
如图所示，电容式压力传感器180的输出包括电容C以及皮拉尼传感器182的输出是响应于所施加加热电流Iheat的测量电压Vmeas。
本领域普通技术人员将理解各种其他修改。

Claims (10)

1.一种压力传感器，包括：
第一压力传感器元件(170)，包括电容式MEMS压力传感器，所述电容式MEMS压力传感器具有可变形上电极以及由第一腔体部分隔开的固定下电极，其中所述上电极响应于外部压力和内部腔体压力之间的压力差而变形；以及
第二压力传感器元件(172)，包封在第二腔体部分内，其中所述第二腔体部分具有刚性的顶盖，其中连接第一和第二腔体部分以限定组合的密封腔体，所述第二压力传感器元件测量所述内部腔体压力，
其中，所述传感器还包括用于对第一和第二压力传感器元件输出进行组合的装置，使得第二压力传感器元件输出提供第一压力传感器输出的校准；
其中所述第二压力传感器元件(172)包括皮拉尼压力计，或者
所述第二压力传感器元件(172)包括MEMS谐振器，其中使用所述MEMS谐振器的谐振频率来确定压力，或者其中所述MEMS谐振器的谐振频率的品质因数用于确定压力，
其中检测程序使用所述第一压力传感器元件的电容性输入，所述电容性输入具有与所述第二压力压力传感器元件提供的内部腔体压力有关的数据，
其中所述第一和第二腔体部分并排地位于CMOS集成电路上，所述可变形上电极(164)包括钨，并且将氮化硅覆盖层(176)应用于可变形上电极(164)上。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一和第二腔体部分并排地位于SOI衬底结构(120)上，所述SOI衬底结构包括晶片、在所述晶片上的绝缘体层和在所述绝缘体层上的半导体层，并且其中所述腔体部分由在所述绝缘体层中形成的沟道连接。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中每一个腔体部分通过在硅层中形成的相应通孔连接至所述沟道。
4.根据权利要求2所述的传感器，其中所述第一腔体部分在所述半导体层上，并且所述第二腔体部分形成在所述半导体层中。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述CMOS集成电路的上金属层(151)用于在外部压力传感器接触与内部压力传感器电极之间形成电连接。
6.一种操作压力传感器的方法，包括：
利用第一压力传感器元件(170)测量外部压力，所述第一压力传感器元件包括电容式MEMS压力传感器，所述电容式MEMS压力传感器具有可变形的上电极、以及由第一腔体部分隔开的固定下电极，其中所述上电极响应于外部压力和内部腔体压力之间的压力差而变形；
利用第二压力传感器元件(172)测量所述内部腔体压力，所述第二压力传感器元件包封在第二腔体部分内，其中连接第一和第二腔体部分以限定组合的密封腔体；
对所述外部压力测量和所述内部压力测量进行组合，使得第二压力传感器元件输出提供第一压力传感器输出的校准；
其中所述第二压力传感器元件(172)包括皮拉尼压力计，或者
所述第二压力传感器元件(172)包括MEMS谐振器，其中使用所述MEMS谐振器的谐振频率来确定压力，或者其中所述MEMS谐振器的谐振频率的品质因数用于确定压力，
其中检测程序使用所述第一压力传感器元件的电容性输入，所述电容性输入具有与所述第二压力压力传感器元件提供的内部腔体压力有关的数据，
其中所述第一和第二腔体部分并排地位于CMOS集成电路上，所述可变形上电极(164)包括钨，并且将氮化硅覆盖层(176)应用于可变形上电极(164)上。
7.根据权利要求6所述的方法，包括：将所述内部压力测量和外部压力测量与以电容-压力(C-P)数据点或者电容-电压数据点的形式存储的校准参数进行组合。
8.一种制造压力传感器的方法，包括：
形成第一压力传感器元件，所述第一压力传感器元件包括电容式MEMS压力传感器，所述电容式MEMS压力传感器具有可变形上电极以及由第一腔体部分隔开的固定下电极；
形成包封在第二腔体部分内的第二压力传感器元件，并且在所述第二腔体部分上形成刚性的顶盖；以及
连接第一和第二腔体部分来限定组合的密封腔体；
其中形成所述第二压力传感器元件包括形成皮拉尼压力计，其中所述皮拉尼压力计实现为具有自由悬挂结构的微皮拉尼压力计，或者
形成所述第二压力传感器元件包括形成MEMS谐振器，所述MEMS谐振器包括静电激励薄膜、悬臂或者狗骨头状以及两个相对的电极，其中使所述MEMS谐振器的谐振频率来确定压力，或者其中使所述MEMS谐振器的谐振频率的品质因数用于确定压力，
其中所述第一压力传感器元件确定外部压力和内部腔体压力之间的压力差，并且所述第二压力传感器测量所述内部腔体压力，
其中所述第一和第二腔体部分并排地位于CMOS集成电路上，所述可变形上电极(164)包括钨，并且将氮化硅覆盖层(176)应用于可变形上电极(164)上，牺牲层(157)是氧化硅。
9.根据权利要求8所述的方法，包括提供SOI衬底结构(120)，所述SOI衬底结构包括晶片、在所述晶片上的绝缘体层和在所述绝缘体层上的半导体层，其中：
在所述半导体层上形成所述第一腔体部分；
在所述半导体层中形成所述第二腔体部分，以及
通过在所述绝缘体层中形成的沟道连接所述第一和第二腔体部分来限定组合的密封腔体。
10.根据权利要求8所述的方法，包括：
提供CMOS电路，所述CMOS电路包括具有多级互连结构的晶片，其中：
所述第一腔体部分在所述互连结构上；以及
所述互连结构用于形成至所述压力传感器元件的电连接的一部分。
CN201310070529.6A 2012-03-08 2013-03-06 Mems电容式压力传感器 Active CN103308239B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12158617.6A EP2637007B1 (en) 2012-03-08 2012-03-08 MEMS capacitive pressure sensor
EP12158617.6 2012-03-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103308239A CN103308239A (zh) 2013-09-18
CN103308239B true CN103308239B (zh) 2017-09-15

Family

ID=45787134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310070529.6A Active CN103308239B (zh) 2012-03-08 2013-03-06 Mems电容式压力传感器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9772245B2 (zh)
EP (1) EP2637007B1 (zh)
CN (1) CN103308239B (zh)

Families Citing this family (131)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10244793B2 (en) 2005-07-19 2019-04-02 Juul Labs, Inc. Devices for vaporization of a substance
US9352959B1 (en) 2008-12-16 2016-05-31 Massachusetts Institute Of Technology Method and applications of thin-film membrane transfer
FI20095944A0 (fi) * 2009-09-14 2009-09-14 Valtion Teknillinen Langaton MEMS-sensori ja menetelmä tämän lukemiseksi
US9200973B2 (en) * 2012-06-28 2015-12-01 Intel Corporation Semiconductor package with air pressure sensor
US9290067B2 (en) * 2012-08-30 2016-03-22 Freescale Semiconductor, Inc. Pressure sensor with differential capacitive output
US8984951B2 (en) * 2012-09-18 2015-03-24 Kulite Semiconductor Products, Inc. Self-heated pressure sensor assemblies
US9181086B1 (en) 2012-10-01 2015-11-10 The Research Foundation For The State University Of New York Hinged MEMS diaphragm and method of manufacture therof
JP6178424B2 (ja) 2012-11-14 2017-08-09 ヴェクトリアス メディカル テクノロジーズ リミテッド 埋め込み型静電容量ベース圧力変換器のためのドリフト補償
US9073749B2 (en) * 2012-12-05 2015-07-07 Robert Bosch Gmbh Structured gap for a MEMS pressure sensor
US10817096B2 (en) 2014-02-06 2020-10-27 Apple Inc. Force sensor incorporated into display
US8997576B2 (en) 2013-01-18 2015-04-07 Reno Technologies, Inc. Method and system for monitoring gas pressure for reference cavity of capacitance diaphragm gauge
US9249012B2 (en) * 2013-01-25 2016-02-02 Mcube, Inc. Method and device of MEMS process control monitoring and packaged MEMS with different cavity pressures
US8997548B2 (en) 2013-01-29 2015-04-07 Reno Technologies, Inc. Apparatus and method for automatic detection of diaphragm coating or surface contamination for capacitance diaphragm gauges
US8965725B2 (en) * 2013-02-05 2015-02-24 Reno Technologies, Inc. Automatic calibration adjustment of capacitance diaphragm gauges to compensate for errors due to changes in atmospheric pressure
US8862420B2 (en) 2013-02-05 2014-10-14 Reno Sub-Sustems Canada Incorporated Multi-axis tilt sensor for correcting gravitational effects on the measurement of pressure by a capacitance diaphragm gauge
US10386970B2 (en) 2013-02-08 2019-08-20 Apple Inc. Force determination based on capacitive sensing
US8997575B2 (en) 2013-02-13 2015-04-07 Reno Technologies, Inc. Method and apparatus for damping diaphragm vibration in capacitance diaphragm gauges
US10279934B2 (en) 2013-03-15 2019-05-07 Juul Labs, Inc. Fillable vaporizer cartridge and method of filling
WO2017115112A1 (en) 2015-12-30 2017-07-06 Vectorious Medical Technologies Ltd. Power-efficient pressure-sensor implant
US10205488B2 (en) 2013-04-18 2019-02-12 Vectorious Medical Technologies Ltd. Low-power high-accuracy clock harvesting in inductive coupling systems
US10105103B2 (en) 2013-04-18 2018-10-23 Vectorious Medical Technologies Ltd. Remotely powered sensory implant
EP2806258B1 (en) * 2013-05-20 2018-09-12 ams international AG Differential pressure sensor
US9671889B1 (en) 2013-07-25 2017-06-06 Apple Inc. Input member with capacitive sensor
EP2848908B1 (en) * 2013-09-16 2020-01-01 ams international AG Capacitive pressure sensor
CN104515640B (zh) * 2013-10-08 2017-02-22 无锡华润上华半导体有限公司 电容式mems压力传感器
WO2015073734A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-21 Massachusetts Institute Of Technology Thin-film parylene membrane transfer
USD825102S1 (en) 2016-07-28 2018-08-07 Juul Labs, Inc. Vaporizer device with cartridge
US10058129B2 (en) 2013-12-23 2018-08-28 Juul Labs, Inc. Vaporization device systems and methods
US10076139B2 (en) 2013-12-23 2018-09-18 Juul Labs, Inc. Vaporizer apparatus
US10159282B2 (en) 2013-12-23 2018-12-25 Juul Labs, Inc. Cartridge for use with a vaporizer device
US20160366947A1 (en) 2013-12-23 2016-12-22 James Monsees Vaporizer apparatus
DE202014011297U1 (de) 2013-12-23 2019-02-13 Juul Labs Uk Holdco Limited Systeme für eine Verdampfungsvorrichtung
USD842536S1 (en) 2016-07-28 2019-03-05 Juul Labs, Inc. Vaporizer cartridge
US20160337761A1 (en) * 2014-01-13 2016-11-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Surface micromachined microphone with broadband signal detection
US10578508B2 (en) 2014-01-31 2020-03-03 Nanotech Analysis S.R.L. Electro-mechanical miniaturized device for pressure measurements
US10709173B2 (en) 2014-02-06 2020-07-14 Juul Labs, Inc. Vaporizer apparatus
TWI828016B (zh) 2014-02-06 2024-01-01 美商尤爾實驗室有限公司 用於產生可吸入蒸汽之電子裝置及包括該電子裝置之系統及套件
AU2015217268B2 (en) 2014-02-12 2018-03-01 Apple Inc. Force determination employing sheet sensor and capacitive array
US9352955B2 (en) * 2014-03-27 2016-05-31 Maxim Integrated Products, Inc. MEMS pressure sensor with improved insensitivity to thermo-mechanical stress
WO2015163843A1 (en) 2014-04-21 2015-10-29 Rinand Solutions Llc Mitigating noise in capacitive sensor
CN105329837A (zh) * 2014-06-03 2016-02-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及电子装置
US9513184B2 (en) 2014-06-11 2016-12-06 Ams International Ag MEMS device calibration
FR3022628B1 (fr) * 2014-06-19 2018-11-09 Universite Paris Sud Element sensible, procede pour realiser un tel element sensible, capteur et procede de mesure de temperature et/ou de pression mettant en œuvre un tel element sensible
JP2016011875A (ja) 2014-06-27 2016-01-21 東京エレクトロン株式会社 圧力センサの製造方法および圧力センサ
US9340412B2 (en) 2014-07-28 2016-05-17 Ams International Ag Suspended membrane for capacitive pressure sensor
CN105384143B (zh) * 2014-09-04 2017-05-10 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制作方法和电子装置
US9778238B2 (en) * 2014-09-09 2017-10-03 Ams International Ag Resonant CO2 sensing with mitigation of cross-sensitivities
CN104340955B (zh) * 2014-09-12 2016-04-20 华中科技大学 微型皮拉尼计与体硅器件集成加工的方法
WO2016071576A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Surface micromechanical pressure sensor and method for manufacturing the same
US10444103B2 (en) 2014-11-11 2019-10-15 Ams International Ag Method and apparatus for calibrating pressure sensor integrated circuit devices
KR102627987B1 (ko) 2014-12-05 2024-01-22 쥴 랩스, 인크. 교정된 투여량 제어
US10006937B2 (en) 2015-03-06 2018-06-26 Apple Inc. Capacitive sensors for electronic devices and methods of forming the same
EP3277158A4 (en) * 2015-03-31 2018-12-26 California Institute of Technology Biocompatible packaging for long term implantable sensors and electronics
EP3291723A2 (en) 2015-05-07 2018-03-14 Vectorious Medical Technologies Ltd. Heart implant with septum gripper
CN106145028B (zh) * 2015-05-15 2021-09-17 风泰仪器股份有限公司 支撑柱、微型集音器、cmos麦克风单晶片及制造方法
FR3037142B1 (fr) * 2015-06-03 2018-11-02 Safran Electronics & Defense Dispositif de mesure de pression a fiabilite amelioree et procede de calibrage associe
KR20160143029A (ko) * 2015-06-04 2016-12-14 엘지전자 주식회사 이동 단말기
US20180188127A1 (en) * 2015-06-15 2018-07-05 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Mems capacitive pressure sensor and manufacturing method
FR3037652B1 (fr) 2015-06-18 2018-07-13 Universite Paris-Sud Capteur de pression atmospherique par effet pirani, et procede de conception et fabrication
US9778129B2 (en) * 2015-08-03 2017-10-03 DunAn Sensing, LLC Universal hermetically sealed button pressure sensor
US10422714B2 (en) * 2015-12-08 2019-09-24 Empire Technology Development Llc Sensor management based on surface type
US20170167939A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Honeywell International, Inc. Pressure sensor drift detection and correction
CN105890827B (zh) * 2016-01-18 2019-05-21 广东合微集成电路技术有限公司 一种电容式压力传感器及其制造方法
TWI558991B (zh) * 2016-02-04 2016-11-21 昇佳電子股份有限公司 判斷微機電系統裝置是否氣密的方法
UA124009C2 (uk) 2016-02-11 2021-07-07 Джуул Лебз, Інк. Випарні пристрої зі здатністю розрізняти видування
EA039727B1 (ru) 2016-02-11 2022-03-04 Джуул Лэбз, Инк. Надежно прикрепляющиеся картриджи для испарительных устройств
WO2017139595A1 (en) 2016-02-11 2017-08-17 Pax Labs, Inc. Fillable vaporizer cartridge and method of filling
EP3205244A1 (de) † 2016-02-12 2017-08-16 Qbo Coffee GmbH Getränkezubereitungsmaschine
BR112018067606A2 (pt) 2016-02-25 2019-01-08 Juul Labs Inc métodos e sistemas de controle de dispositivo de vaporização
US10405582B2 (en) 2016-03-10 2019-09-10 Pax Labs, Inc. Vaporization device with lip sensing
US10007343B2 (en) 2016-03-31 2018-06-26 Apple Inc. Force sensor in an input device
WO2017191365A1 (en) 2016-05-02 2017-11-09 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Mechanically decoupled surface micromechanical element and method for manufacturing the same
USD849996S1 (en) 2016-06-16 2019-05-28 Pax Labs, Inc. Vaporizer cartridge
USD836541S1 (en) 2016-06-23 2018-12-25 Pax Labs, Inc. Charging device
USD848057S1 (en) 2016-06-23 2019-05-07 Pax Labs, Inc. Lid for a vaporizer
USD851830S1 (en) 2016-06-23 2019-06-18 Pax Labs, Inc. Combined vaporizer tamp and pick tool
US20180010974A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Millar Inc. Pressure sensor system
CN106168524A (zh) * 2016-08-26 2016-11-30 江苏奥尼克电气股份有限公司 一种提高微机电系统压力传感器过载能力的方法
CN107799386B (zh) 2016-09-06 2020-04-28 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 半导体装置及其制造方法
WO2018068138A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-19 International Road Dynamics, Inc. Parametric disturbance sensor for a vehicular measurement system
US10722125B2 (en) * 2016-10-31 2020-07-28 Livemetric (Medical) S.A. Blood pressure signal acquisition using a pressure sensor array
US10549985B2 (en) * 2016-11-25 2020-02-04 Infineon Technologies Ag Semiconductor package with a through port for sensor applications
FR3059659B1 (fr) * 2016-12-07 2019-05-17 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de transmission d'un mouvement et d'une force entre deux zones isolees l'une de l'autre
CN116907693A (zh) 2017-02-09 2023-10-20 触控解决方案股份有限公司 集成数字力传感器和相关制造方法
US11243125B2 (en) 2017-02-09 2022-02-08 Nextinput, Inc. Integrated piezoresistive and piezoelectric fusion force sensor
CN110520031B (zh) 2017-05-12 2023-02-21 加州理工学院 可植入腔室外压力传感器
CN107491577B (zh) * 2017-05-18 2021-02-26 宝沃汽车（中国）有限公司 白车身设计方法及装置
CN111448446B (zh) 2017-07-19 2022-08-30 触控解决方案股份有限公司 在mems力传感器中的应变传递堆叠
US11423686B2 (en) 2017-07-25 2022-08-23 Qorvo Us, Inc. Integrated fingerprint and force sensor
WO2019023552A1 (en) 2017-07-27 2019-01-31 Nextinput, Inc. PIEZORESISTIVE AND PIEZOELECTRIC FORCE SENSOR ON WAFER AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME
USD887632S1 (en) 2017-09-14 2020-06-16 Pax Labs, Inc. Vaporizer cartridge
US11579028B2 (en) 2017-10-17 2023-02-14 Nextinput, Inc. Temperature coefficient of offset compensation for force sensor and strain gauge
WO2019099821A1 (en) 2017-11-16 2019-05-23 Nextinput, Inc. Force attenuator for force sensor
IL263217B (en) 2017-11-24 2022-06-01 Juul Labs Inc Emission sensing and power circuit for vaporizers
WO2019140594A1 (zh) * 2018-01-18 2019-07-25 深圳市永盟电子科技限公司 压力传感器、血压计及压力传感器制造方法
CN108489577B (zh) * 2018-03-26 2020-02-07 温州大学 一种微质量传感器
CN108375446B (zh) * 2018-04-17 2023-04-28 南京信息工程大学 一种探空巨压阻气压传感器阵列装置及测量方法
EP3784621A1 (en) * 2018-04-25 2021-03-03 Sciosense B.V. Capacitive sensor having temperature stable output
CN108766981B (zh) * 2018-05-28 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 一种绝热膜的制作方法、绝热结构、显示装置
CA3100749A1 (en) 2018-05-29 2019-12-05 Juul Labs, Inc. Vaporizer device with cartridge
WO2019240791A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Vacuum-based microphone sensor controller and indicator
US11287334B1 (en) * 2018-06-19 2022-03-29 University Of Maryland, College Park Optomechanical pressure measurement system and method using the vibrational modes of a membrane
US10866683B2 (en) 2018-08-27 2020-12-15 Apple Inc. Force or touch sensing on a mobile device using capacitive or pressure sensing
CN112673243A (zh) * 2018-09-14 2021-04-16 芬兰国家技术研究中心股份公司 压力传感器
US10496211B1 (en) 2018-09-27 2019-12-03 Apple Inc. Force sensing using measurements of air pressure and air flow
DE102018007884A1 (de) * 2018-10-05 2020-04-09 Heinz Plöchinger Sensor zur komparativen Druckmessung
WO2020097080A1 (en) 2018-11-05 2020-05-14 Juul Labs, Inc. Cartridges for vaporizer devices
EP3650827B1 (en) * 2018-11-07 2022-08-31 Sciosense B.V. Method of manufacturing a semiconductor transducer device with multilayer diaphragm and semiconductor transducer device with multilayer diaphragm
EP3653567B1 (en) 2018-11-19 2024-01-10 Sciosense B.V. Method for manufacturing an integrated mems transducer device and integrated mems transducer device
RU192957U1 (ru) * 2018-12-20 2019-10-08 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Чувствительный элемент прецизионного датчика давления
DE102019201236B4 (de) 2019-01-31 2021-05-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer MEMS-Struktur und entsprechende MEMS-Struktur
WO2020184206A1 (ja) * 2019-03-13 2020-09-17 株式会社村田製作所 圧力センサ
CN109883581B (zh) * 2019-03-19 2020-12-08 西安交通大学 一种悬臂梁式差动谐振压力传感器芯片
US11847311B2 (en) 2019-05-22 2023-12-19 Apple Inc. Characterization of a venting state or other system parameter that affects the characterization of a force applied to a device
JP2021012113A (ja) * 2019-07-08 2021-02-04 アズビル株式会社 圧力センサ
US11634318B2 (en) 2019-10-28 2023-04-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. MEMs using outgassing material to adjust the pressure level in a cavity
CN111086755B (zh) * 2019-12-23 2022-04-15 业成科技（成都）有限公司 包装组件
JP7216921B2 (ja) * 2020-01-10 2023-02-02 横河電機株式会社 振動式圧力センサ
US11701504B2 (en) 2020-01-17 2023-07-18 California Institute Of Technology Implantable intracranial pressure sensor
CA3170485C (en) * 2020-04-08 2023-01-31 Institut National D'optique Heat-loss pressure microsensors
CN111579147B (zh) * 2020-05-29 2021-07-06 中国科学院半导体研究所 谐振式mems差压压力传感器及其制备方法
CN111737900B (zh) * 2020-06-22 2023-05-09 电子科技大学 基于有限元仿真后处理的传感器电容值计算方法
DE102020214757A1 (de) * 2020-11-25 2022-05-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensorvorrichtung und Verfahren zum Detektieren eines Innendrucks und/oder einer Änderung des Innendrucks in einem gasdicht abgeschlossenen Innenvolumen einer Gehäusekomponente
US11725995B2 (en) * 2021-02-01 2023-08-15 Medtronic, Inc. Pressure sensor assembly for use in implantable medical device including a substrate having via that extends through substrate along via axis between first major surface and second major surface of substrate
CN113432778B (zh) * 2021-05-25 2023-09-29 歌尔微电子股份有限公司 Mems差压传感器及其制造方法
CN113687103B (zh) * 2021-08-26 2022-06-14 电子科技大学 Mems梳齿电容式加速度传感器品质因子的退化分析方法
CN114235271B (zh) * 2021-11-12 2024-01-12 潍柴动力股份有限公司 压差传感器的露点检测方法、装置、存储介质和设备
CN114235267A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 江苏创芯海微科技有限公司 集成温湿度传感器的皮拉尼真空计及制备方法
US11467051B1 (en) * 2022-04-11 2022-10-11 Heinz Plöchinger Method for correcting a dual capacitance pressure sensor
DE102022210473A1 (de) 2022-10-04 2024-04-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Drucksensor und Verfahren zum Abgleich eines Drucksensors
CN115790913B (zh) * 2023-02-08 2023-06-13 成都凯天电子股份有限公司 一种具有高动态测量精度的硅谐振压力传感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87104354A (zh) * 1986-06-23 1988-01-20 罗斯蒙德公司 电容压力传感器
CN2210389Y (zh) * 1994-08-26 1995-10-18 机械工业部沈阳仪器仪表工艺研究所 单面差动结构线性化硅电容压力传感器
CN101711348A (zh) * 2007-06-04 2010-05-19 Nxp股份有限公司 压力计
JP4542397B2 (ja) * 2004-09-02 2010-09-15 キヤノンアネルバ株式会社 静電容量型圧力センサの製造方法
CN202153165U (zh) * 2011-07-14 2012-02-29 无锡芯感智半导体有限公司 一种电容式mems压力传感器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL106790A (en) * 1992-09-01 1996-08-04 Rosemount Inc A capacitive pressure sensation consisting of the bracket and the process of creating it
US6279402B1 (en) * 1998-08-10 2001-08-28 Applied Materials, Inc. Device for measuring pressure in a chamber
US6085594A (en) * 1998-09-04 2000-07-11 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High resolution and large dynamic range resonant pressure sensor based on Q-factor measurement
JP4296731B2 (ja) * 2001-07-18 2009-07-15 株式会社デンソー 静電容量型圧力センサの製造方法
JP4159895B2 (ja) * 2003-02-17 2008-10-01 キヤノンアネルバ株式会社 静電容量型圧力センサ及びその製造方法
US7758699B2 (en) * 2003-06-26 2010-07-20 Superpower, Inc. Apparatus for and method of continuous HTS tape buffer layer deposition using large scale ion beam assisted deposition
WO2005052533A1 (ja) * 2003-11-27 2005-06-09 Kyocera Corporation 圧力センサ装置
US7270012B2 (en) * 2004-10-01 2007-09-18 Hitachi, Ltd. Semiconductor device embedded with pressure sensor and manufacturing method thereof
EP2275793A1 (en) * 2006-05-23 2011-01-19 Sensirion Holding AG A pressure sensor having a chamber and a method for fabricating the same
US7698950B2 (en) * 2008-04-04 2010-04-20 Wika Alexander Wiegand Gmbh & Co. Kg Pressure sensor assembly for measuring absolute pressure
JP5349366B2 (ja) * 2010-02-26 2013-11-20 キヤノンアネルバ株式会社 複合型圧力計、及び複合型圧力計の製造方法
EP2402284A1 (en) 2010-06-29 2012-01-04 Nxp B.V. MEMS manufacturing method
US9016133B2 (en) 2011-01-05 2015-04-28 Nxp, B.V. Pressure sensor with pressure-actuated switch
EP2520917A1 (en) 2011-05-04 2012-11-07 Nxp B.V. MEMS Capacitive Pressure Sensor, Operating Method and Manufacturing Method
US8833171B2 (en) 2012-08-23 2014-09-16 Nxp, B.V. Pressure sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87104354A (zh) * 1986-06-23 1988-01-20 罗斯蒙德公司 电容压力传感器
CN2210389Y (zh) * 1994-08-26 1995-10-18 机械工业部沈阳仪器仪表工艺研究所 单面差动结构线性化硅电容压力传感器
JP4542397B2 (ja) * 2004-09-02 2010-09-15 キヤノンアネルバ株式会社 静電容量型圧力センサの製造方法
CN101711348A (zh) * 2007-06-04 2010-05-19 Nxp股份有限公司 压力计
CN202153165U (zh) * 2011-07-14 2012-02-29 无锡芯感智半导体有限公司 一种电容式mems压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US20130233086A1 (en) 2013-09-12
EP2637007A1 (en) 2013-09-11
CN103308239A (zh) 2013-09-18
EP2637007B1 (en) 2020-01-22
US20170016787A9 (en) 2017-01-19
US9772245B2 (en) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103308239B (zh) Mems电容式压力传感器
EP2520918B1 (en) MEMS capacitive pressure sensor, operating method and manufacturing method
US11226251B2 (en) Method of making a dual-cavity pressure sensor die
US8833171B2 (en) Pressure sensor
EP2711677B1 (en) Mems resonator pressure sensor
WO2017028465A1 (zh) 一种mems压力计芯片及其制造工艺
US9790086B2 (en) Micromechanical semiconductor sensing device
EP2848908B1 (en) Capacitive pressure sensor
He et al. A silicon directly bonded capacitive absolute pressure sensor
CN105283745A (zh) 一种改进的压力传感器结构
Sheeparamatti et al. Fabrication and characterization of polysilicon-on-insulator (PolySOI) and a-SOI based micro piezoresistive pressure sensor for harsh environment applications
JP4033213B2 (ja) タッチモード式の水晶式圧力センサ、及びその製造方法
Cheng et al. A resonant differential pressure microsensor with temperature and static pressure compensations
Gogoi et al. A low-voltage force-balanced pressure sensor with hermetically sealed servomechanism
JPH07174652A (ja) 半導体圧力センサ及びその製造方法並びに圧力検出方法
Qaradaghi et al. Frequency output MEMS resonator on membrane pressure sensors
Ghanam et al. Full Silicon Capacitive Force Sensors with Low Temperature Drift and High Temperature Range
Karpati et al. Prototype MEMS Capacitive Pressure Sensor Design and Manufacturing.
Chiang et al. Capacitive absolute pressure sensor with independent electrode and membrane sizes for improved fractional capacitance change
JP2004325361A (ja) 静電容量型圧力センサ及びその製造方法
Dai et al. Complementary Metal–Oxide–Semiconductor Microelectromechanical Pressure Sensor Integrated with Circuits on Chip
Gogoi et al. Force balanced micromachined pressure sensors
KR101235998B1 (ko) 초소형 절대압용 압력센서의 제조 방법
Huang et al. A fully integrated capacitive pressure sensor with high sensitivity
JPH09113390A (ja) 半導体圧力測定装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: AMS INTERNATIONAL LTD.

Free format text: FORMER OWNER: KONINKL PHILIPS ELECTRONICS NV

Effective date: 20150827

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150827

Address after: La Ville de Perth

Applicant after: AMS INTERNATIONAL CO., LTD.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Applicant before: Koninkl Philips Electronics NV

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201203

Address after: Eindhoven

Patentee after: Theo Testing Co.,Ltd.

Address before: La Ville de Perth

Patentee before: AMS INTERNATIONAL AG