CN103314283A - 使用双重背侧绝对压力传感的差动压力传感器 - Google Patents

使用双重背侧绝对压力传感的差动压力传感器 Download PDF

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Abstract

MEMS差动压力传感元件（200）由被附到硅或玻璃间隔物（202）相对侧上的两个单独的硅裸片（210,224）提供，该间隔物（202）的侧被凹进并且其中形成的凹槽至少部分被做空。如果使用硅间隔物，所述裸片使用部分由硅氧化物层（219,220）提供的硅-到-硅接合被附到间隔物上。如果使用玻璃间隔物，所述裸片也可以使用阳极接合被附到间隔物上。导电通孔（242）穿过层延伸并且提供在由硅裸片中的压电电阻器形成的惠斯通电桥电路之间的电连接。

Description

使用双重背侧绝对压力传感的差动压力传感器
背景技术
许多基于硅的微传感器使用所谓的MEMS(microelectromechanical system，微机电系统)技术以达到低成本和高性能。一个这样的设备是MEMS压力传感器，其包括小的、薄的硅膜片（diaphragm），在该硅膜片上形成压阻式电路，通常是惠斯通（Wheatstone）电桥。由施加到膜片的压力引起的膜片应力，改变在电桥电路中压电电阻器的电阻值。电子电路检测压阻式电桥的电阻变化并且输出表示所施加压力的电信号。
图1A是现有技术差动压力传感器100的横截面视图，这样命名因为其提供表示在图1B中所示的差动压力传感元件102的图1B的膜片122上的顶部压力和底部压力之间的压力差的输出信号。图1B是差动压力传感元件102的横截面图，该差动压力传感元件102装在图1A中描绘的外壳内部。
在图1A中，压力传感器100包括外壳104，该外壳104封装MEMS压力传感元件102和专用集成电路（ASIC）106。一个来自液体或气体的流体压力通过形成到外壳104中的压力端口108被施加到MEMS压力传感元件的膜片的底部。其他来自通过盖子107的气体的流体压力被施加到凝胶124的顶部，该凝胶124将压力传递给MEMS压力传感元件（或者硅裸片）102的膜片的顶部。MEMS压力传感元件102通过导线103被电连接到ASIC 106，该导线103在现有技术中是众所周知的并且在ASIC 106和压力传感元件102之间提供电连接。导线也将ASIC 106连接到用于输入和输出电压的引线框（leadframe）105上。
如上所述，图1B是现有技术MEMS压力传感元件102的横截面图。MEMS压力传感元件102是包括薄的硅裸片110的差动压力传感元件。裸片（die）110由硅形成。压阻式惠斯通电桥电路112在裸片110中形成并且位于薄的膜片区域114的边缘附近。
裸片110存在于基座116之上，该基座116通过粘合剂120依次被附到外壳104上。在端口108中流动的流体将压力施加到膜片122的底部，该膜片122通过将裸片110放置在端口108之上而形成。其他流体流向凝胶124的顶部并且向膜片122的顶部加压。箭头123表示施加到膜片的顶部和底部的压力。在向下施加的压力123和向上施加的压力123之间的差动压力或者差引起膜片122偏转。由压力差引起的偏转使电桥电路112中的压电电阻器改变它们的物理尺度，其依次改变它们的电阻性值。在图1B中所示的MEMS压力传感元件102在图1A中可以被看到嵌入在传统凝胶124中，其预期功能是保护传感元件102。
附图说明
图1A是现有技术差动压力传感器的横截面视图；
图1B是在图1A中所示的压力传感器中所使用的现有技术微机电系统传感元件的横截面视图；
图2是图1中所示的压力传感器的横截面；
图3显示了两个惠斯通电桥电路在第一实施例中是怎样连接的；
图4A是第一硅裸片的第二侧的视图并且显示了电连接所连到的接合焊盘(bond pad)；
图4B显示了第一硅裸片的第一侧和到其上的第一惠斯通电桥电路的连接；
图4C显示了在第一硅裸片和间隔物（spacer）之间的氧化物层上的接合焊盘；
图4D显示了穿过间隔物的通孔（vias）；
图4E显示了在间隔物和第二硅裸片之间的氧化物层上的接合焊盘；
图4F显示了第二硅裸片的第一侧和到其上的第二惠斯通电桥电路的连接；
图5显示了两个惠斯通电桥电路在第二实施例中是怎样连接的；
图6A是第一硅裸片的第二侧的视图并且显示了电连接所连到的接合焊盘；
图6B显示了第一硅裸片的第一侧和到其上的第一惠斯通电桥电路的连接；
图6C显示了在第一硅裸片和间隔物之间的氧化物层上的接合焊盘；
图6D显示了穿过间隔物的通孔；
图6E显示了在间隔物和第二硅裸片之间的氧化物层上的接合焊盘；
图6F显示了第二硅裸片的第一侧和到其上的第二惠斯通电桥电路的连接；
图7是压力传感器的一部分的横截面视图；和
图8是压力传感器的一部分的替换的实施例的横截面视图。
具体实施方式
在MEMS传感器中使用的凝胶124倾向于是体积大并且厚重的。因此其可能在振动期间不利地影响MEMS压力传感器响应度设备。
在凝胶124中的电荷也可能倾向于使形成惠斯通电桥电路的压电电阻器的电性质失真。可以消除对凝胶的需求的差动压力传感器将是相比于现有技术的改进。
图2是压力传感元件200优选实施例的横截面图。压力传感元件200包括间隔物202，该间隔物202具有顶侧204和底侧206。顶侧和底侧这两者被形成以具有被包括在它们中的凹槽（recess）208和218。间隔物202由晶体硅制成并且与第一和第二硅裸片硅-到-硅接合。间隔物202也可以由硼硅玻璃(borosilicate glass)制成并且与第一和第二硅裸片阳极接合。
间隔物202的顶侧204被第一硅裸片210覆盖，该第一硅裸片具有在大约10和大约100微米之间的厚度。裸片210的第一侧212面向间隔物202的顶侧204。氧化物层219在第一裸片210的第一侧212上形成。裸片210的相对的第二侧214被形成以具有凹腔（cavity）229。裸片210覆盖间隔物202的顶侧204中的凹槽208，该凹槽208是至少部分被做空(evacuated)的，并且从而充当用于背侧绝对压力传感的膜片，其响应于施加到裸片210的第二侧上的压力而向上地或向下地偏转。
第一压阻式惠斯通电桥电路216在裸片210的第一侧212内接近第一硅裸片210的凹腔229的侧壁211形成。凹腔229的壁尺寸小于凹槽208的壁209的尺寸。因此第一惠斯通电桥电路216位于由第一硅裸片210形成的膜片213的边缘211附近。第一硅裸片210通过由硅氧化物层219所提供的硅-到-硅接合被附到间隔物202的顶侧204上。
第二硅裸片224通过第二氧化物层220被附到间隔物202的底侧206上。第二硅裸片224比第一硅裸片210厚。第二硅裸片224具有顶部或第一侧226以及底部或第二侧228。第一侧226面向间隔物202的底部206。氧化物层220在第二硅裸片224的第一侧226上形成。第二硅裸片224的第二侧228被处理以具有从第二裸片224的底部228向上延伸的压力凹腔230。凹腔230在第二裸片224的第一侧226的附近停止以限定薄的膜（membrane）或者膜片232。第二裸片226中膜片232的厚度类似于第一硅裸片210的厚度。
第二惠斯通电桥电路234在第二硅裸片224的第一侧226内形成。第二裸片224覆盖间隔物202的底部206中的凹槽218。如同在间隔物202的顶部204中的凹槽208情况下一样，在间隔物202的底部206中的凹槽218是至少部分被做空的。用于其他背侧绝对压力传感的第二裸片224的膜片232，响应于施加到第二裸片224上的压力向上地或向下地偏转。
如同在第一惠斯通电桥电路216情况下一样，第二惠斯通电桥电路234在凹腔230的侧壁217附近形成。凹腔230的壁尺寸小于形成到间隔物202的底部206中的凹槽218的壁215的尺寸。因此第二惠斯通电桥234在由第二裸片224组成的膜片232的边缘217附近。
两个惠斯通电桥电路216和234由沉积到裸片中的压电电阻器形成。电阻的值响应于硅裸片的波动而变化。当电压被输入到惠斯通电桥电路时，他们的输出电压响应于裸片的偏转或者在裸片上的差动压力而变化。到惠斯通电桥电路的输入端和输出端的电连接由形成到相应裸片中的导电层提供。
图3显示了两个惠斯通电桥电路330和302，其是使用4个“R”-值压电电阻器或者所谓的P-电阻器被形成，所述4个“R”-值压电电阻器或者所谓的P-电阻器使用在现有技术中已知的工艺被形成到硅裸片中。电阻器R1和R2是相互串联的。电阻器R3和R4是相互串联的。串联的R1和R2并联到串联的R3和R4。
惠斯通电桥电路300和302具有两个被命名为Vp和Vn的输入节点和两个被命名为Sp和Sn的输出节点。Vp通常是小的正电压，一般大约3伏特。Vn通常是接地的或者0伏特但是Vn也可以是负电压。R-值压电电阻器之间的节点被提供有由被沉积到第一硅裸片210的第一侧212上的P+导电硅互连（P+ conductive silicon interconnect）形成的电互连（electrical interconnect）248或者252。在R1和R4之间的节点被认为是第一输入节点Vp；在R2和R3之间的节点被认为是第二输入节点Vn。在R3和R4之间的节点是第一输出节点Sp。在R1和R2之间的节点是第二输出节点Sn。
图3显示了两个惠斯通电桥电路300和302在压力传感元件200的第一实施例中是怎样连接的。如在图3中所示的，两个惠斯通电桥电路是相互独立的。直流电压被连接到Vp和Vn。输出电压是从Sp和Sn获得的。在Sp和Sn处电压之间的电压差是输出电压。
当电压被输入到输入端子Vp和Vn时，在输出端子Sp和Sn处的输出电压响应于压电电阻器的值的变化而变化。因为压电电阻器被形成到薄的硅裸片210和224的膜片213和232中，当膜片响应于施加到膜片上的压力而偏转时，R欧姆的标称电阻将变化。在压力传感元件200的第一实施例中，在来自第一电桥电路300的输出电压V1(V1=Sp1-Sn1)和来自第二电桥电路302的输出电压V2(V2=Sp2-Sn2)之间的电压差Vdiff表示压力差，即施加到顶部硅裸片210的压力和施加到第二硅裸片224的压力的差。
到形成第一惠斯通电桥电路216的到P-电阻器的电连接由形成到裸片210的第一侧212中的P+导电硅互连248提供。P+导电硅互连248从R-值压电电阻器向导电通孔242延伸过去，该导电通孔242位于裸片210的边缘附近并且穿过裸片210从第一侧212延伸到其第二侧214。延伸穿过裸片210的通孔242结束在裸片210的第二侧214上的导电接合焊盘224处。
如以下关于图7更全面描述的，电线被连接到延伸到ASIC的接合焊盘224，最好在图7中看出。
第二硅裸片224的第二惠斯通电桥电路234的P-压电电阻器的电连接也通过在第二硅裸片224的顶侧226上形成的P+导电硅互连252来提供。正如在第一裸片210情况下一样，P+导电硅互连252从第二惠斯通电桥电路234的R-值压电电阻器向位于第二裸片224的边缘附近的导电通孔242延伸过去，但是该导电通孔从间隔物202穿过第二氧化物层220向下地延伸。从而通孔242从第二裸片224的第一侧226上的第二组P+互连252，向上地穿过第二氧化物层220，穿过间隔物202，穿过第一氧化物层219，穿过第一硅裸片210延伸到前述的在第一裸片210的第二侧214上的接合焊盘244。
因为图2是压力传感元件200的横截面，在图中只显示了一个导电通孔242。在图2中不可见的附加通孔242存在于间隔物202、氧化物层219和220、第一裸片210和第二裸片224中，其处于在图2中可见的通孔242的前面和后面。由形成到穿过不同层的孔中的导电材料组成的通孔242，仅仅充当穿过压力传感元件220的不同层的电信号的垂直取向的导体。
导电通孔242是通过在间隔物202、第一硅裸片210和第二硅裸片224中在每个部件的位置处蚀刻（etching）孔形成的，其中当间隔物202、氧化物层219和220以及裸片210和224如以上所述被装配在一起时，所述位置是相互重合的。穿过层的孔用导电材料填充。
在图2中描绘的压力传感元件200的结构的附加理解可以通过描绘在图2中在横截面中所示的不同层的其他图来得到。
图4A是在第一硅裸片210的第二侧214处“向下”看压力传感元件200的顶视图。第一硅裸片210的第二侧214背离间隔物202。
六个正方形或长方形的接合焊盘244由参考数字244-1到244-6来标识。接合焊盘244-1到244-6有效地在与导电通孔242的电连接的顶部上，所述导电通孔242穿过上述的裸片210的层向下延伸，即进入图4A的平面。接合焊盘244-4和244-1是为被提供给惠斯通电桥电路216和234两者的Vp和Vn电源电压的电接触。接合焊盘244-2和244-5是用于顶部或第一惠斯通电桥电路216的输出节点Sp和Sn的电接触，其电气原理图在图3中被显示并且由参考数字300标识。接合焊盘244-3和244-6是用于底部或第二惠斯通电桥电路234的输出节点Sp和Sn的电接触，其电气原理图在图3中被显示并且由参考数字302标识。以上的布局只是为了展示功能性设计之一。接合焊盘、导电互连和通孔的布局可以通过许多其他不同的方式被设计。
在图4A中，参考数字209指向用虚线所画的正方形。该正方形209描绘了位于裸片210下方的间隔物202中被做空的顶部凹槽208的“足迹”。正方形229显示第一硅裸片210的第二侧214上的凹腔。
图4B是第一硅裸片210的第一侧212。换种方式说，图4B和图4A是第一硅裸片210的相对侧。
在图4B中，第一惠斯通电桥电路216包括四个相互电连接的P-电阻器，如在图3中的第一惠斯通电桥电路300中所示的。参考数字209标识间隔物202的第一侧204中的凹槽208的前述足迹，并且该足迹被第一硅裸片210覆盖。
如在图3中所示的，惠斯通电桥电路具有被命名为Vp和Vn的输入节点。电桥电路的输出节点被命名为Sp和Sn。在图4B中，因为延伸穿过裸片210的前述导电通孔242，用于电桥电路216的正的和负的供应电压Vp和Vn在裸片210的左手侧是可用的。在图4B中，出于一致性的目的由参考数字242-4和242-1标识的两个导电通孔通过导电线路（conductive trace）248被连接到惠斯通电桥216的Vp和Vn输入节点，所述导电线路248由被沉积到第一裸片210的第一表面212上的P+导电硅互连形成。在图中，第一惠斯通电桥216的输出节点Sp和Sn被连接到两个其他导电通孔，出于一致性的目的所述其他导电通孔在图中由参考数字242-2和242-5标识。
在图4B中，参考数字242-3和242-6“指”向两个圆，所述圆是延伸穿过第一裸片210但其使电连接向下延伸到压力传感元件200低层的两个导电通孔的顶视图。通孔242-3和242-6从“底部”或第二惠斯通电桥电路234的Sp和Sn输出节点传送信号，该“底部”或第二惠斯通电桥电路234位于第二裸片224中。
图4C是第一硅氧化物间隔物或层219，其位于第一硅裸片210和间隔物202之间。氧化物层219提供这两个结构之间的硅-到-硅接合。位于图4C的左手侧的六个正方形或长方形是金属接合焊盘，其出于一致性目的由参考数字244-1到244-6标识，因为六个金属接合焊盘正方形分别为第一裸片传送（carry）电信号Vn、Sp，为第二裸片传送Sp，为第一裸片传送VP和Sn，以及为第二裸片传送Sn。参考数字242-1到242-6标识接合焊盘2的部分，其延伸穿过氧化物层219并且与延伸穿过间隔物202的通孔对齐。参考数字209标识凹槽208的足迹或轮廓，其被氧化物层219覆盖。
图4D是间隔物202的顶部或第一侧204。四个导电通孔242-1，242-3,242-4，和242-6穿过间隔物202向下延伸，即进入图4D的平面，并且由图的左手侧的四个圆来表示。如在是压力传感元件200的横截面的图2中所示的，通孔242“垂直”地穿过间隔物202向下延伸到第二裸片224，该裸片224被附到间隔物202的低侧或第二侧206上，该低侧或第二侧206是低或第二惠斯通电桥电路234在压力传感元件200中所处的地方。在图4D中，参考数字209表示凹槽208的外边缘。通孔242-1，242-3，242-4，和242-6穿过间隔物202至和自第二硅裸片224上的第二惠斯通电桥电路234传送信号。
图4E是低或第二硅氧化物层220。如在图2中所示的，它位于间隔物202的第二侧206的底部和第二硅裸片224的顶部或第一侧226之间。参考数字215标识低凹槽218的足迹，该凹槽218被形成到间隔物202的第二侧206中并且在其周围附着氧化物层220。
在图4E中，在图的左手侧上由参考数字244-1,244-3,244-4和244-6标识的四个小正方形标识在导电通孔242-1,242-3,242-4和242-6周围的导电金属接合焊盘，其分别为第二惠斯通电桥234传送信号Vn，Sp，传送第二惠斯通电桥234的Vp和Sn。
图4F描绘在第二硅裸片224上的电路。参考数字215标识形成到间隔物202的第二侧206中的第二凹槽218的足迹。包括第二惠斯通电桥电路234的压电电阻器通过P+互连252被电连接到四个P+正方形252，所述P+正方形围绕由参考数字244-1,244-3,244-4和244-6标识的接合焊盘。P+导电正方形244-1，244-3，244-4和244-6分别被电连接到用于第二惠斯通电桥234的Vn，SP、用于第二惠斯通电桥234的Vp和Sn的通孔。那些通孔由参考数字242-1，242-3，242-4和242-6标识。
图4A-4F描绘在图2中在横截面中所示的差动压力传感器的第一实施例的层。在第一硅裸片210的顶部或第二侧214上的六个接合焊盘244-1到244-6被需要用以电连接惠斯通电桥电路。六个接合焊盘中的两个被需要用以将电源连接到两个惠斯通电桥电路的两个输入节点Vp和Vn的每一个。对于到惠斯通电桥电路的Sp和Sn输出节点的电连接需要其他四个接合焊盘。在替换的实施例中，通过互连在传感器元件层之内的两个惠斯通电桥电路的两个节点，接合焊盘的数目从六个减少到四个。图5是两个惠斯通电桥电路的互连的示意图，通过该互连，两个电路的两个不同的输出电压可以直接从电路本身被确定。换种方式说，在图5中，只需要两个接合焊盘的输出电压Vdiff是第一惠斯通电桥300和第二惠斯通电桥电路302的输出电压之间的代数差。
图6A是在压力传感元件200的前述替换实施例中所使用的第一硅裸片210的第二侧214的视图。四个接合焊盘245-1,245-2,245-3和245-4被电连接到在图6A和6B中由参考数字243-1到243-4标识的导电通孔。导电通孔243-1到243-4从接合焊盘245-1,245-2,245-3和245-4向下延伸进入图的平面。导电通孔提供到在两个裸片中的惠斯通电桥电路的电连接。通过如在图5中所示交叉连接两个惠斯通电桥电路216和234的Sp和Sn，只有四个接合焊盘，即接合焊盘245-1到245-4，和四个通孔243-1到243-4被需要用以提供在惠斯通电桥电路和外部电路之间的所有连接，所述外部电路对测量压电电阻器的值的变化是必要的。
在图5中，V1输出节点被电连接到第一惠斯通电桥电路300的Sn节点以及到第二惠斯通电桥电路302的Sp节点。在图6A中，参考数字245-2标识被标记为第一裸片的Sn和第二裸片的Sp这两者的接合焊盘。
在图5中，V2输出节点被电连接到第一惠斯通电桥电路300的Sp节点以及到第二惠斯通电桥电路302的Sn节点。在图6A中，参考数字245-4标识被连接到第一硅裸片210的Sp和第二硅裸片224的Sn的接合焊盘。如在图6B中所示的，在第一硅裸片210的第一侧212上形成的P+互连248提供在两个电路的Sp和Sn节点之间必要的电连接，以将接合焊盘的数目从六个减少到四个。
图6B描绘在第一裸片210的第一侧212上的P+互连248的布局。参考数字209标识形成到间隔物202的第一侧204中的凹槽208的足迹。凹槽208位于裸片210下方。参考数字243-1,243-2,243-3和243-4标识穿过裸片210的导电通孔。P+互连248将通孔电连接到第一惠斯通电桥216的压电电阻器。
图6C描绘在压力传感元件200的第二实施例中所使用的第一氧化物层219的布局。第一氧化物层219位于间隔物202的第一表面204和第一硅裸片210的第一侧212之间。参考数字245-1到245-4标识四个长方形金属接合焊盘，其与延伸穿过间隔物202的导电通孔243-1到243-4有电接触并且与延伸穿过第一硅裸片210的通孔有电接触。图6D显示在压力传感元件200的替换的实施例情况下使用的间隔物202的第一侧204。在图的左手侧上的四个导电通孔被标记为243-1到243-4。第一导电通孔243-1为两个惠斯通电桥电路传送Vn供应电压。第二导电通孔243-2被连接到第一裸片的Sn输出节点以及第二裸片的Sp输出节点。第三导电通孔243-3被连接到用于两个惠斯通电桥电路的Vp输入电压。第四导电通孔243-4承载（carry）第一硅裸片的Sp输出节点和第二硅裸片的Sn输出节点。参考数字209标识形成到间隔物202的第一侧204中的凹槽208的边缘。
图6E显示第二或低氧化物层220的布局，该第二或低氧化物层220位于间隔物202的第二侧206和底部或第二裸片224之间。在图6E中，参考数字215显示在间隔物202的第二侧206中形成低凹槽218所处于的地方。
最后，图6F显示第二硅裸片224的顶部或第一侧226的布局。P+互连252如所示的那样将金属接合焊盘Vp 245-3和Vn  245-1连接到第二惠斯通电桥234的压电电阻器。其他P+互连252将惠斯通电桥电路234的输出节点连接到在导电通孔243-2和243-4周围并与其有电接触的接合焊盘245-2和245-4。参考数字215标识形成到间隔物202的第二侧206中的凹槽218的侧壁的位置。
图6B和6E的比较显示了在第一裸片210上的惠斯通电桥电路216的Sp节点被电连接到在第二裸片224上的惠斯通电桥电路234的Sn节点。类似地，在第一裸片210上的惠斯通电桥电路216的Sn节点被电连接到在第二裸片224上的惠斯通电桥电路234的Sp节点。通过交叉连接在传感器结构之内的两个惠斯通电桥电路的Sp和Sn节点，用以与传感器有连接所需要的接合焊盘的数目可以从六个减少到四个。
图7是压力传感器的一部分700的横截面视图。该部分700包括如以上所描述的装在塑料外壳702中的压力传感元件200。外壳702包括围绕凹处（pocket）706的侧壁704，该凹处706可选择地填充有保护性凝胶720。凹处706的基底（floor）或底部718在粘合剂的小团710上支撑压力传感元件200，所述小团710在第二裸片224的底部228中的开口230和压力端口712周围提供密封。压力端口712穿过外壳702的基部（base）714而形成，其允许液体的或气体的流体向第二硅裸片224施加压力。
专用集成电路（ASIC）716被粘着性地接合到凹处706的基底或者底部718上。凝胶720（如果被使用的话）保护压力传感元件200和从压力传感元件的接合焊盘244延伸到ASIC 716的接合焊盘（未显示）的接合线（bond wires）724这两者。接合线也将ASIC 716连接到引线框708。
图8是使用“倒装芯片”（flip-chip）装配技术的压力传感器的一部分800的替换的实施例的横截面视图。如以上所描述的压力传感元件200位于具有专用集成电路（ASIC）804的外壳802之内，该专用集成电路804向压力传感元件200提供信号，并且从压力传感元件200读取信号。压力传感元件200是倒装芯片式的或倒置的，其具有在第一硅裸片210中的较厚的衬底并且在第二硅裸片224中的较薄的衬底。第一裸片210被形成以具有沟道或管状突起（tube protrusion）225，其从第一硅裸片210的第二侧向下延伸并且与形成到外壳802的底部中的正方形或环形槽沟（annular groove）803内部相配合。槽沟803部分地填充有粘合剂805，其将突起225保持在槽沟803中。
导电引线框806在球栅阵列（ball grid array,BGA）或导电粘合剂（electrically conductive adhesive,ECA）808之间延伸，所述球栅阵列或导电粘合剂808将ASIC 804和压力传感元件200两者都附到引线框806上。位于压力传感元件200的“底部”处的接合焊盘816使用BGA或ECA 808被电连接到引线框806上。如以上所描述的导电通孔242从压力传感元件200的不同层向接合焊盘816和BGA或ECA 808传送信号。低压力端口810穿过外壳802的基部812延伸以允许液体或流体对在第一硅裸片210中形成的膜片213施加压力。
在图8中所描绘的压力传感器相比于在图7中所描绘的压力传感器的一个优点是在图8中，凝胶没有覆盖压力传感元件200。另一优点是没有使用线接合（wire bonding）。可选择的下部填充物(under fill)814围绕由BGA或ECA 808所提供的连接。该下部填充物814被使用，充当密封剂（encapsulant），其减少在BGA 808和引线框806之间的连接的氧化，并且也在振动或下落期间帮助保持压力传感元件200和ASIC 804。
前述的描述只是为了说明的目的。本发明的真实范围由所附的权利要求限定。

Claims (20)

1. 一种压力传感元件，包括：
间隔物，其具有第一和第二侧，其中第一侧包括第一凹槽，第二侧包括第二凹槽，所述间隔物进一步具有位于凹槽外面的第一绝缘导电通孔；
第一硅裸片，其被附到间隔物的第一侧上并且覆盖第一凹槽，其中第一硅裸片具有第一和第二侧，第一硅裸片的第一侧包括电路、电互连、被耦合到第一绝缘导电通孔的第二绝缘导电通孔和第一硅膜片；和
第二硅裸片，其被附到间隔物的第二侧上并且覆盖第二凹槽，其中第二硅裸片具有第一和第二侧，第二硅裸片的第一侧包括电路、电互连和第二硅膜片。
2. 权利要求1的压力传感元件，其中凹槽是至少部分被做空的。
3. 权利要求1的压力传感元件，其中间隔物是硅，并且其中间隔物被熔接接合到第一和第二裸片。
4. 权利要求1的压力传感元件，其中间隔物是玻璃，其被阳极接合到第一和第二硅裸片。
5. 权利要求1的压力传感元件，进一步包括第一接合层,其将第一硅裸片的第一侧附到间隔物的第一侧上。
6. 权利要求1的压力传感元件，进一步包括第二接合层，其将第二硅裸片的第一侧附到间隔物的第二侧上。
7. 权利要求3的压力传感元件，其中第一接合层是氧化硅。
8. 权利要求5的压力传感元件，其中第二接合层是氧化硅。
9. 权利要求8的压力传感元件，其中第二接合层是介电层，并且被配置以具有金属接合焊盘，该金属接合焊盘穿过在介电层中的接触窗口通过金属互连来连接导电通孔的第一端部。
10. 权利要求1的压力传感元件，其中导电通孔具有第一端部和第二端部并且该导电通孔包括以下中的至少一个：
金属；
掺杂硅。
11. 权利要求1的压力传感元件，其中第一和第二电路是压阻式惠斯通电桥电路。
12. 权利要求11的压力传感元件，其中惠斯通电桥电路包括四个节点，第一电路的第一和第二节点被耦合到第二电路的相对应的第一和第二节点，第一电路的第三节点在第一输出节点处被耦合到第二电路的第四节点，并且第一电路的第四节点在第二输出节点处被耦合到第二电路的第三节点，并且其中在第一和第二输出节点处的信号电平的代数差表示第一和第二膜片之间的压力差。
13. 一种压力传感器，包括：
外壳，其具有差动压力传感元件和被耦合到差动压力传感器的集成电路（IC），其中差动压力传感元件包括：
     间隔物，其具有第一和第二侧，其中第一侧包括第一凹槽，第二侧包括第二凹槽，所述间隔物进一步具有位于凹槽外面的第一绝缘导电通孔；
     第一硅裸片，其被附到间隔物的第一侧上并且覆盖第一凹槽，其中第一硅裸片具有第一和第二侧，第一硅裸片的第一侧包括电路、电互连、被耦合到第一绝缘导电通孔的第二绝缘导电通孔和第一硅膜片；和
     第二硅裸片，其被附到间隔物的第二侧上并且覆盖第二凹槽，其中第二硅裸片具有第一和第二侧，第二硅裸片的第一侧包括电路、电互连和第二硅膜片。
14. 权利要求13的差动压力传感器，进一步包括覆盖差动压力传感器和IC的凝胶。
15. 权利要求13的差动压力传感器，进一步包括多个接合线，其被配置以将差动压力传感器连接到IC上并且将IC连接到导电引线框上，其中所述多个接合线嵌入在凝胶中。
16. 权利要求13的差动压力传感器，其中外壳具有至少一个端口，该端口被耦合到第一和第二膜片之一上。
17. 权利要求13的差动压力传感器，其中外壳具有多个导电引线框，所述导电引线框被配置以在差动压力传感元件和IC之间传送电信号，并且其中导电引线框通过球栅阵列(BGA)被耦合到差动压力传感元件和IC上。
18. 权利要求13的差动压力传感器，其中外壳具有多个导电引线框，所述导电引线框被配置以在差动压力传感元件和IC之间传送电信号，并且其中导电引线框通过导电粘合剂（ECA）被耦合到差动压力传感元件和IC上。
19. 权利要求17的差动压力传感器，进一步包括下部填充物，基本上覆盖BGA。
20. 权利要求13的压力传感元件，其中第一和第二电路是压阻式惠斯通电桥电路，其包括四个节点，第一电路的第一和第二节点被耦合到第二电路的相对应的第一和第二节点，第一电路的第三节点在第一输出节点处被耦合到第二电路的第四节点，并且第一电路的第四节点在第二输出节点处被耦合到第二电路的第三节点，并且其中在第一和第二输出节点处的信号电平的代数差表示第一和第二膜片之间的压力差。
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