CN112236659A - 可变形膜及其补偿结构 - Google Patents

可变形膜及其补偿结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112236659A
CN112236659A CN201980038311.8A CN201980038311A CN112236659A CN 112236659 A CN112236659 A CN 112236659A CN 201980038311 A CN201980038311 A CN 201980038311A CN 112236659 A CN112236659 A CN 112236659A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deformable membrane
compensation structure
substrate
sensor
compensation
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.)
Granted
Application number
CN201980038311.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112236659B (zh
Inventor
林宗贤
J·西格
C·米克劳斯
汤宗霖
严沛文
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.)
Yingmeisheng Co ltd
Original Assignee
Yingmeisheng Co ltd
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 Yingmeisheng Co ltd filed Critical Yingmeisheng Co ltd
Publication of CN112236659A publication Critical patent/CN112236659A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112236659B publication Critical patent/CN112236659B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/0078—Constitution or structural means for improving mechanical properties not provided for in B81B3/007 - B81B3/0075
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00182—Arrangements of deformable or non-deformable structures, e.g. membrane and cavity for use in a transducer
    • 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
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0048—Details about the mounting of the diaphragm to its support or about the diaphragm edges, e.g. notches, round shapes for stress relief
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0242—Gyroscopes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0264—Pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0292—Sensors not provided for in B81B2201/0207 - B81B2201/0285

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

传感器包括基材、电极、可变形膜、和补偿结构。基材包括第一侧和第二侧。第一侧与第二侧相反。基材包括在其第一侧上的腔室。电极位于基材第一侧上的腔室底部处。可变形膜位于基材的第一侧上。可变形膜封罩腔室并且响应于外部刺激而变形。补偿结构连接至可变形膜的外周。补偿结构响应于温度变化和热系数失配而产生了与可变形膜弯曲力相反的弯曲力。

Description

可变形膜及其补偿结构
相关申请
本申请要求2018年8月22日提交的标题为“可变形膜及其补偿结构”的美国非临时申请号16/108,858的权益和优先权，其继而要求2018年4月9日提交的标题为“通过补偿环实现的隔膜稳定性”的美国临时申请号62/655,139的权益和优先权，所有申请通过引用以其全文纳入本文。
背景技术
MEMS(“微机电系统”)是一类使用类似半导体的工艺制造的器件。MEMS器件上的电极通常由非硅材料制成。可变形膜可用于在MEMS器件中进行传感。不幸的是，MEMS器件中的可变形膜对温度变化敏感，并且可能响应于温度变化以及由于热系数失配而弯曲。为了补偿可变形膜在不同温度下的弯曲，可以使用对不同温度下的传感器输出进行校准。不幸的是，在不同的温度下校准传感器既费时又耗电，并且不能覆盖较宽的温度范围。此外，对不同温度下的传感器输出进行校准并未校准和考虑随时间变化的漂移。
发明内容
因此，需要解决可变形膜响应于温度变化的弯曲，并且补偿所产生的偏移。在一些实施方式中，在可变形膜外周上使用补偿结构，该补偿结构响应于温度变化而施加与可变形膜的力相反的力。
在一些实施方式中，传感器包括基材、电极、可变形膜、和补偿结构。基材包括第一侧和第二侧。第一侧与第二侧相反。基材包括在其第一侧上的腔室。电极位于基材第一侧上的腔室底部处。可变形膜位于基材的第一侧上。可变形膜封罩腔室并且响应于外部刺激而变形。补偿结构连接至可变形膜。补偿结构响应于温度变化和热系数失配而产生了与可变形膜弯曲力相反的弯曲力。
通过阅读以下详细描述，这些和其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1A-1H显示了根据一些实施方式的MEMS器件。
图2A-2F显示了根据一些实施方式的变形膜和补偿结构的俯视图。
图3A-3G显示了根据一些实施方式制造MEMS器件。
图4显示了根据一些实施方式制造MEMS器件的流程图示例。
说明
在更详细描述多种实施方式前，应当理解，因为在该实施方式中的元件可以改变，所述实施方式是没有限制的。同样应该理解的是，本文描述和/或显示的具体实施方式具有一些元件，所述元件可以容易地与具体实施方式分离、且可以任选地与若干其他实施方式中任一组合或替代本文所述的若干其他实施方式中任一的元件。
还应理解，此处使用的术语只是为描述具体概念，并且该术语并未意图进行限制。除非另有限定，在本文中使用所有技术和科学术语均与实施方式所涉及领域的通常理解一致。
除非另有说明，序数(例如，第一、第二、第三等)用于区分或识别在一组元件或步骤中的不同元件或步骤，而并不提供其实施方式的元件或步骤的顺序或数量限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”元件或步骤并不需要一定以该顺序出现，并且其实施方式不需要一定限于三个元件或步骤。还应理解，除非另有说明，否则，任何标记例如“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“中间”、“底部”、“旁边”、“向前”、“反向”、“重叠(overlying)”、“在……之下”、“上”、“下”或其它类似术语(诸如“上部”、“下部”、“在……上方”、“在……下方”、“在……下面”、“在……下”、“在……之间”、“在……上面”、“垂直”、“水平/横向”、“近端”、“远端”等)是为了方便而进行使用，并非意在暗示，例如，任何具体的固定位置、取向或方向。相反，这些标识用于反映，例如，相对位置、取向或方向。还应当理解，单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包括复数含义，除非上下文另有明确说明。
术语如“上方”、“重叠”、“在……上方”、“下方”等的应理解为是指可以直接接触的元件、或在其之间可以具有其它元件的元件。例如，两层可以重叠接触，其中，一层在另一层之上，并且这两层物理接触。在另一示例中，两层可以由一个或多个层分隔开，其中，第一层在第二层之上，并且一个或多个中间层在第一层和第二层之间，使得第一层和第二层并未物理接触。
微机电系统(“MEMS”)器件包括机械元件，并且可以任选地包括电子设备(例如，用于传感的电子设备)。MEMS器件包括但不限于：例如，陀螺仪、加速度计、磁力计、压力传感器等。可变形膜可用于在MEMS器件中进行传感。不幸的是，MEMS器件中的可变形膜对温度变化敏感，并且可能响应于温度变化以及由于热系数失配而弯曲。为了补偿可变形膜在不同温度下的弯曲，可以使用在不同温度下对传感器输出的校准。不幸的是，在不同的温度下校准传感器既费时又耗电，并且不能覆盖较宽的温度范围。此外，对不同温度下的传感器输出进行校准并未校准和考虑随时间变化的漂移。
因此，需要解决可变形膜响应于温度变化的弯曲，并且补偿所产生的偏移。在一些实施方式中，作为一个示例，补偿结构形成于例如可变形膜外周上，该补偿结构响应于温度变化而施加与可变形膜的力相反的力。应当理解，在一些实施方式中，补偿结构还可以缓解与所使用的材料相关的初始应力。
图1A-1H显示了根据一些实施方式的MEMS器件。具体参考图1A，显示了根据一些实施方式的传感器100A。传感器100A包括基材110、氧化物层120、可变形膜130、和补偿结构140。应当理解，基材110可以是硅基材。氧化物层120(例如，SiO2)可以沉积在基材110上。在一些实施方式中，可变形膜130形成于氧化物层120上，以在其中形成腔室。在一些实施方式中，电极112可以形成于氧化物层120上和腔室底部处。可变形膜130可以由硅基材形成，其响应外部刺激(例如，压力、加速等)而移动。应当理解，在一些实施方式中，电极可以形成在可变形膜130内和/或上方或集成在其中。因此，由可变形膜130的电极和电极112形成的电容器的电容量随着可变形膜130响应于外部刺激弯曲而改变。
所使用材料(例如，用于可变形膜130和基材130的材料等)的热系数之间失配可能导致可变形膜130在温度变化时弯曲。根据一些实施方式，补偿结构140可以形成于可变形膜130上，例如，在一个示例中，形成于外周上，以补偿并解决在温度变化时可变形膜的弯曲。补偿结构140可以包括一些材料，如铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅、氮化物等的材料，并且其可以形成在可变形膜130上，例如，可变形膜130的外周。
补偿结构140可以施加与导致可变形膜130响应于温度变化而弯曲的力相反的力。换言之，如果由于温度，可变形膜130在给定温度下向下弯曲，则补偿结构140向可变形膜施加向上的力，以抵消向下的力。类似地，如果由于温度，可变形膜130在给定温度下向上弯曲，则补偿结构140向可变形膜施加向下的力，以抵消向上的力。应当理解，可以根据可变形膜130、基材110的材料及其各自的尺寸来选择补偿结构140的厚度。而且，应当理解，补偿结构140可以是任何形状，例如，环形形状、在其间具有间隙的环形形状、正方形形状、在其间具有间隙的正方形形状等。
应当理解，补偿结构140可以形成在与电极112不同的平面上。例如，补偿结构142可以形成于可变形膜130和氧化物层120之间，如图1B的传感器100B所示。在一些实施方式中，可以形成补偿结构144以使得其位于与可变形膜130和氧化物层120物理接触，但并不在其之间，如图1C的传感器100C所示。
现在参考图1D，显示了根据一些实施方式的传感器100D的补偿结构146和148。如图所示，补偿结构146可以形成于可变形膜130的外周和上表面以及可变形膜130的一部分外侧壁上。不同的是，补偿结构148可以形成于可变形膜的外周和上表面以及可变形膜130的外侧壁和氧化物层120的一部分外侧壁上。
现在参考图1E，显示了根据一些实施方式的传感器100E。传感器100E组合了图1A和图1B的实施方式。现在参考图1F，显示了根据一些实施方式的传感器100F。传感器100F组合了图1B和图1D的实施方式。现在参考图1G，显示了根据一些实施方式的传感器100G。传感器100G组合了图1C和图1D的实施方式。现在参考图1H，显示了根据一些实施方式的传感器100H。传感器100H组合了图1A和图1C的实施方式。
应理解所讨论的实施方式仅用于说明性目的，并且不应被解释为限制实施方式的范围。换言之，补偿结构140可以形成在传感器中的任何位置，并且可以采用任何形状，如上所述。
图2A-2F显示了根据一些实施方式的变形膜和补偿结构。现在参考图2A，显示了可变形膜210和补偿结构220。应当理解，可变形膜210和/或补偿结构220可以类似于图1A-1H中所述的那些。补偿结构220可以是环形形状的，并且位于可变形膜210上，例如，在一个示例中位于可变形膜210的外周上。现在参考图2B，显示了补偿结构222的俯视图。补偿结构222可以是环形形状，并且在其中可以具有间隙。补偿结构222可以位于可变形膜210上，例如，位于可变形膜210的外周上。现参照图2C，显示了补偿结构224。补偿结构224可以是正方形形状的，并且位于可变形膜210上，例如，在一个示例中位于可变形膜210的外周上。现参照图2D，显示了在其中具有间隙的正方形形状的补偿结构226。补偿结构226位于可变形膜210上，例如，位于可变形膜210的外周上。
现在参考图2E，显示了根据一些实施方式的两个补偿结构220和260。补偿结构260可以是外部补偿结构260，并且补偿结构220可以是位于可变形膜210上的内部补偿结构。在一些实施方式中，补偿结构220和260位于可变形膜210的外周上。在一些实施方式中，补偿结构220可以由不同于补偿结构260的材料形成。补偿结构220和260可以包括一些材料，例如铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅、氮化物等。应理解，在两个补偿结构220和260之间可以形成间隙261。
现在参考图2F，显示了根据一些实施方式的在其中具有间隙的两个补偿结构222和260。补偿结构260可以是外部补偿结构260，并且补偿结构222可以是位于可变形膜210上的内部补偿结构。在一些实施方式中，补偿结构222和260位于可变形膜210的外周上，并且各补偿结构可以在其中包括间隙。在一些实施方式中，补偿结构222可以由不同于补偿结构260的材料形成。补偿结构222和260可以包括一些材料，例如铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅、氮化物等。应当理解，补偿结构222和260可以不对齐，以使得一个补偿结构与另一补偿结构的间隙对齐。例如，补偿结构260可以与补偿结构222的间隙对齐，反之亦然。
现在参考图3A-3G，显示了根据一些实施方式的制造MEMS器件。应当理解，尽管相对于压力传感器对实施方式进行了描述，但是实施方式不应被解释为对范围进行限制。例如，实施方式同样适用于陀螺仪、加速度计等。
具体参见图3A，传感器包括基材302，基材302可以是半导体基材，例如硅基材。基材302具有第一侧和第二侧。基材302在其第二侧上包含块状材料310(例如硅)和块状材料310上的层堆叠体24。这些层24可以设置成用于基材302的CMOS处理，并且因此也可以表示为CMOS层或材料层。具体来说，例如，层24可以包括多层SiO2层、金属或多晶硅层。块状材料310可以包含在硅内的掺杂区域，如附图标记312所示。这些组件可以形成有源电路，例如放大器，A/D转换器或其他模拟和/或数字信号处理单元。层堆叠体24的顶层可以是氧化硅和/或氮化硅的电介质层，其保护其下方结构。在本示例中，可以通过CMOS处理在基材302的掺杂区域312中形成处理电路。层24可以包括一个或多个电路径314，用于将基材302的第一侧电连接至其第二侧。金属层320可以形成于层堆叠体24的顶层上，并且可以用作电极。
现参考图3B，显示了传感器的任选实施方式。在一些实施方式中，电极320的顶部和/或电路径314的顶部可以涂覆有吸气剂层(getter layer)322，例如Ti。
现在参见图3C，氧化物层322(例如，SiO2)可以沉积在层24、电极320等上。在一些实施方式中，对氧化物层322进行蚀刻以形成图案(如图所示)。现在参考图3D，基材370和可变形膜330耦合至氧化物层322。应理解，在一些实施方式中，基材370和可变形膜300是进行蚀刻以形成基材370和可变形膜330的一个基材。基材370和可变形膜330可以是SOI基材的其余部分。
因此，形成MEMS通孔332和通风孔334。可变形膜330与氧化物层322、电极320和层堆叠体24的顶层一起形成腔室350。在一些实施方式中，腔室350通过从层24的一层或多层中省略或去除材料来形成腔室350。腔室350通过可变形膜330来封闭。可变形膜330足够薄，以使得其能够响应外部刺激(例如，压力)而变形。电极320可以用作电极，并且可以设置在腔室350的底部处。可变形膜330可以由掺杂的导电硅层形成，设置成在腔室350上方的密封盖，并且可以用作另一电极，因此，可变形膜330可以包含导电材料。因此，当压力改变时，可变形膜330挠曲，并且因此两个电极之间的距离会改变，这导致两个电极之间的电容量改变。
现在参考图3E，金属层354(例如铝、铜、TiN、AlCu等)形成于MEMS通孔332和基材370上方。应理解，在一些实施方式中，金属塞352(例如铝、铜、TiN、AlCu等)形成于通风孔334上方，该金属塞352也覆盖一部分的可变形膜330和基材370。金属垫372(例如铝、铜、TiN、AlCu等)还可以形成于基材370上方，以连接至其它电组件，例如传感器外部的其它电组件。应理解的是，在使用金属塞352进行密封之前，可以对腔室进行真空处理，并在用金属塞352进行密封之前排出残留气体。应理解，补偿结构360可以形成在可变形膜330上方。在一些实施方式中，补偿结构360可以包括一些材料，例如铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅、氮化物等。
现在参考图3F，任选地在基材370中形成隔离沟槽356。可以形成隔离沟槽以提供可变形膜和引线接合垫(wire bonding pad)的电隔离。现在参考图3G，可以在隔离沟槽356、基材370、垫372、金属密封塞352、补偿结构360和可变形膜330的一部分上沉积SiNx层，以减少气体泄漏。
应理解，信号可以通过电路径314从电极(即，可变形膜330和电极320)传输到在其中对这些信号进行处理的处理电路312。
应当理解，即使未示出，也可以将另一个基材(例如硅基材)耦合到所示的传感器。基材可以包括通孔，以在传感器和外部电路之间提供电连接。例如，可以经由连接盘网格阵列(Land Grid Array)、管脚阵列(Pin Grid Array)或引线框架(leadframe)中的一个或多个向外界提供电连接。
图4显示了根据一些实施方式制造MEMS器件的流程图示例。在步骤410处，在基材的第一侧上形成电极，如图所示。基材包括与第二侧相反的第一侧。在步骤420处，在基材的第一侧上选择性形成氧化物层。在步骤430处，在氧化物层上形成可变形膜，如图1A-3G所示。可变形膜和所形成的氧化物层在其中形成腔室。可变形膜封响应于外部刺激而变形。应理解，可以通过对基材进行蚀刻并随后在腔室上形成可变形膜以使其封闭来形成腔室。在步骤440处，在可变形膜上形成补偿结构，如图1A-3G所示。补偿结构响应于温度变化和热系数失配而产生了与可变形膜弯曲力相反的弯曲力。在一些实施方式中，补偿结构所产生的弯曲力在数值上等于可变形膜的弯曲力。补偿结构可以包括一些材料，例如铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅、氮化物等。应当理解，在一些实施方式中，电极可以形成在可变形膜上和/或之内。应当理解，在一些实施方式中，补偿结构可以连接至氧化物层。
尽管实施方式已经通过特定示例进行了描述和/或显示，并且尽管已经非常详细地描述了这些实施方式和/或示例，但是申请人无意将本发明的范围约束或以任何方式限制成如此细节。实施方式的额外调整和/或修改可以是显而易见的，并且，在其更宽的方面中，实施方式可以包括这些调整和/或修改。因此，在不背离本文中所述范围和精神的情况下，可以偏离上述实施方式和/或实施例。如上所述实施方式和其它实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种传感器，其包括：
具有第一侧和第二侧的基材，其中，第一侧与第二侧相反，并且基材包括在第一侧上的腔室；
位于基材第一侧上的腔室底部处的电极；
位于基材第一侧上的可变形膜，其中，可变形膜封罩腔室；可变形膜响应于外部刺激而变形；以及
连接至可变形膜的补偿结构，其中，补偿结构响应于温度变化和热系数失配而产生了与可变形膜弯曲力相反的补偿力。
2.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构连接至基材。
3.如权利要求2所述的传感器，其中，补偿结构连接至基材的氧化物层。
4.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构连接至可变形膜的外周。
5.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构设置在可变形膜上。
6.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构位于可变形膜和基材之间。
7.如权利要求1所述的传感器，其中，可变形膜连接至基材，并且补偿结构连接至可变形膜。
8.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构是环形形状的。
9.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构包括多个环状物。
10.如权利要求9所述的传感器，其中，多个环状物之间具有间隙。
11.如权利要求1所述的传感器，其中，补偿结构选自下组：铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅和氮化物。
12.如权利要求1所述的传感器，所述传感器还包括另一电极，其中，另一电极集成在可变形膜上。
13.一种传感器，其包括：
具有第一侧和第二侧的基材，其中，第一侧与第二侧相反，并且基材包括在第一侧上的腔室；
位于基材第一侧上的腔室底部处的电极；
位于基材第一侧上的可变形膜，其中，可变形膜封罩腔室；可变形膜响应于外部刺激而变形；以及
连接至可变形膜的补偿结构，其中，补充结构和可变形膜在不同的平面上，并且，补偿结构响应于温度变化和热系数失配而产生了与可变形膜弯曲力相反的补偿力。
14.如权利要求13所述的传感器，其中，补偿结构连接至可变形膜和基材。
15.如权利要求14所述的传感器，其中，补偿结构连接至基材的氧化物层。
16.如权利要求13所述的传感器，其中，补偿结构位于可变形膜和基材之间。
17.如权利要求13所述的传感器，其中，可变形膜连接至基材，并且补偿结构连接至可变形膜。
18.如权利要求13所述的传感器，其中，补偿结构是环形形状的。
19.如权利要求13所述的传感器，其中，补偿结构选自下组：铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅和氮化物。
20.一种方法，所述方法包括：
在基材的第一侧上形成电极，其中，基材包括与第一侧相反的第二侧；
在基材的部分第一侧上选择性形成氧化物层；
在所形成的氧化物层上形成可变形膜，其中，可变形膜和所形成的氧化物层在其中形成腔室，其中，可变形膜响应于外部刺激而变形；以及
在可变形膜上形成补偿结构，其中，补偿结构响应于温度变化和热系数失配而产生了与可变形膜弯曲力相反的补偿力。
21.如权利要求20所述的方法，其中，补偿结构选自下组：铝、铜、电介质、多晶硅、钛、钨、铂、钼、硅和氮化物。
22.如权利要求20所述的方法，所述方法还包括：
在可变形膜上形成另一电极。
23.如权利要求20所述的方法，其中，补偿结构连接至氧化物层。
CN201980038311.8A 2018-04-09 2019-04-08 可变形膜及其补偿结构 Active CN112236659B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862655139P 2018-04-09 2018-04-09
US62/655,139 2018-04-09
US16/108,858 2018-08-22
US16/108,858 US11027967B2 (en) 2018-04-09 2018-08-22 Deformable membrane and a compensating structure thereof
PCT/US2019/026309 WO2019199663A1 (en) 2018-04-09 2019-04-08 A deformable membrane and a compensating structure thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112236659A true CN112236659A (zh) 2021-01-15
CN112236659B CN112236659B (zh) 2023-03-24

Family

ID=66248766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980038311.8A Active CN112236659B (zh) 2018-04-09 2019-04-08 可变形膜及其补偿结构

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11027967B2 (zh)
EP (1) EP3775820A1 (zh)
CN (1) CN112236659B (zh)
TW (1) TWI737982B (zh)
WO (1) WO2019199663A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019709A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Tokin Corp 静電容量型圧力センサ
CN1334919A (zh) * 1999-01-22 2002-02-06 塞特拉系统有限公司 具有温度补偿的传感器
WO2002014821A2 (en) * 2000-08-11 2002-02-21 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
US20060229045A1 (en) * 2005-04-08 2006-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Tri-state RF switch
CN103597330A (zh) * 2011-05-31 2014-02-19 独立行政法人科学技术振兴机构 传感器的温度补偿方法、该温度补偿方法的运算程序、运算处理装置、及传感器
CN104515640A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 无锡华润上华半导体有限公司 电容式mems压力传感器
WO2015090771A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Kapazitive druckmesszelle mit mindestens einem temperatursensor und druckmessverfahren

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6148673A (en) 1994-10-07 2000-11-21 Motorola, Inc. Differential pressure sensor and method thereof
EP0768060A1 (en) 1995-10-10 1997-04-16 Ohmeda Inc. Disposable differential pressure transducer
US6564642B1 (en) 2000-11-02 2003-05-20 Kavlico Corporation Stable differential pressure measuring system
US20070180916A1 (en) * 2006-02-09 2007-08-09 General Electric Company Capacitive micromachined ultrasound transducer and methods of making the same
JP4940786B2 (ja) 2006-06-29 2012-05-30 株式会社デンソー 圧力センサ
JP4933192B2 (ja) * 2006-08-09 2012-05-16 キヤノン株式会社 可燃性ガス検出器、及び可燃性ガス検出器を搭載した燃料電池システム
US8237259B2 (en) 2007-06-13 2012-08-07 Infineon Technologies Ag Embedded chip package
US8674462B2 (en) 2007-07-25 2014-03-18 Infineon Technologies Ag Sensor package
US8704379B2 (en) 2007-09-10 2014-04-22 Invensas Corporation Semiconductor die mount by conformal die coating
TWI420988B (zh) 2009-10-14 2013-12-21 Wintec Ind Inc 垂直結構被動元件的裝置和方法
US8722445B2 (en) * 2010-06-25 2014-05-13 International Business Machines Corporation Planar cavity MEMS and related structures, methods of manufacture and design structures
US8230743B2 (en) 2010-08-23 2012-07-31 Honeywell International Inc. Pressure sensor
EP2943765A1 (en) 2012-11-30 2015-11-18 Robert Bosch GmbH Mems pressure sensor assembly with electromagnetic shield
TWI494812B (zh) 2013-06-13 2015-08-01 Elan Microelectronics Corp 觸控積體電路裝置
US20140374848A1 (en) 2013-06-24 2014-12-25 Wen Shi Koh Semiconductor sensor device with metal lid
JP2015061057A (ja) 2013-09-20 2015-03-30 株式会社東芝 歪検知素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル
US9190352B2 (en) 2013-11-21 2015-11-17 Freescale Semiconductor, Inc. Multi-die sensor device
US10898924B2 (en) * 2014-07-16 2021-01-26 Koninklijke Philips N.V. Tiled CMUT dies with pitch uniformity
JP2016058699A (ja) 2014-09-12 2016-04-21 株式会社東芝 赤外線センサ
US9638597B2 (en) 2014-09-24 2017-05-02 Nxp Usa, Inc. Differential pressure sensor assembly
US20180114804A1 (en) 2016-03-02 2018-04-26 Semiconductor Components Industries, Llc High reliability housing for a semiconductor package
CN109661367A (zh) 2016-07-08 2019-04-19 罗伯特·博世有限公司 用于微机电系统mems传感器器件封装的混合电流连接系统
US20190206752A1 (en) 2017-12-29 2019-07-04 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit packages with cavities and methods of manufacturing the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019709A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Tokin Corp 静電容量型圧力センサ
CN1334919A (zh) * 1999-01-22 2002-02-06 塞特拉系统有限公司 具有温度补偿的传感器
WO2002014821A2 (en) * 2000-08-11 2002-02-21 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
US20060229045A1 (en) * 2005-04-08 2006-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Tri-state RF switch
CN103597330A (zh) * 2011-05-31 2014-02-19 独立行政法人科学技术振兴机构 传感器的温度补偿方法、该温度补偿方法的运算程序、运算处理装置、及传感器
CN104515640A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 无锡华润上华半导体有限公司 电容式mems压力传感器
WO2015090771A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Kapazitive druckmesszelle mit mindestens einem temperatursensor und druckmessverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
US11027967B2 (en) 2021-06-08
TW202004146A (zh) 2020-01-16
WO2019199663A1 (en) 2019-10-17
TWI737982B (zh) 2021-09-01
CN112236659B (zh) 2023-03-24
US20190345024A1 (en) 2019-11-14
EP3775820A1 (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8748998B2 (en) Sensor module
US11946817B2 (en) Integrated digital force sensors and related methods of manufacture
US9926188B2 (en) Sensor unit including a decoupling structure and manufacturing method therefor
US8283738B2 (en) Semiconductor device including sensor member and cap member and method of making the same
EP1860417B1 (en) A pressure sensor having a chamber and a method for fabricating the same
US7448277B2 (en) Capacitive pressure sensor and method therefor
US20150060956A1 (en) Integrated mems pressure sensor with mechanical electrical isolation
US9809447B2 (en) Pressure sensor
US8601879B2 (en) Capacitance type pressure sensor and method for manufacturing a capacitance type pressure sensor
US10317211B2 (en) Robust inertial sensors
JP5206726B2 (ja) 力学量検出装置およびその製造方法
EP3540398A1 (en) All silicon capacitive pressure sensor
TW202122338A (zh) 半導體裝置與其形成方式
KR20170002947A (ko) 압력 센서 소자 및 그 제조 방법
JP2015510594A (ja) ドープ電極を有する圧力センサ
CN112236659B (zh) 可变形膜及其补偿结构
EP3385218B1 (en) Semiconductor device comprising environmental sensor
US10209155B2 (en) Physical quantity sensing semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2015182158A (ja) Ｍｅｍｓデバイス
KR102084133B1 (ko) Mems 센서 그리고 센서 장치를 형성하는 방법
US9302906B2 (en) Capacitive pressure sensor and method
CN115594145B (zh) 电容式压力传感器及其制作方法
US11326972B2 (en) Pressure sensor with improve hermeticity
EP3106426B1 (en) Pressure sensor
JP2024027877A (ja) Ｍｅｍｓモジュール

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant