DE102016202906A1

DE102016202906A1 - Symmetrischer piezoresistiver Drucksensor mit Stapler-ICs

Info

Publication number: DE102016202906A1
Application number: DE102016202906.1A
Authority: DE
Inventors: Shiuh-Hui Steven Chen; Robert C. Kosberg; Jen-Huang Albert Chiou
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Vitesco Technologies USA LLC
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2016-10-13
Also published as: CN106092429B; GB2539631A; US9846096B2; CN106092429A; US20160299025A1; GB201507263D0

Abstract

Elektrisches und mechanisches Rauschen in einem mikroelektromechanisches System(MEMS)-Drucksensor werden durch die symmetrische Verteilung von Bondpads, leitfähigen Kontaktierungen und Zwischenverbindern und durch das Weglassen von im Stand der Technik verwendeten Bonddrähten zur Verbindung eines MEMS-Druckmesselements mit einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) reduziert. Die Bonddrähte werden durch Verwenden von leitfähigen Kontaktierungen eliminiert, um einen ASIC mit einem MEMS-Druckmesselement zu verbinden. Externes elektrisches Rauschen wird durch leitfähige Ringe unterdrückt, die Ausgabesignal-Bondpads umgeben, und durch eine leitfähige Schleife, die die leitfähigen Ringe und die Bondpads umgibt. Die leitfähigen Ringe und die Schleife werden mit einer festen Spannung oder Massepotential verbunden.

Description

Hintergrund
Mikroelektromechaniksystem(MEMS)-Drucksensoren sind für die Bereitstellung sehr guter Druckmessungen bei vielen Fluiden über einen großen Bereich von niedrigen Drücken gut bekannt. Wenigstens ein solches Device ist in dem US-Patent 8,302,483 mit dem Titel „Robust Design of High Pressure Sensor Device” („Robustes Design eines Hochdrucksensors”) offenbart, dass am 6. November 2012 veröffentlicht wurde und dessen gesamter Inhalt durch Bezugnahme darauf hierin mit enthalten ist.
Einfach ausgedrückt umfasst ein MEMS-Druckmessdevice im Wesentlichen zwei aus Silizium hergestellte Dies, wobei der eine ein MEMS-Druckmesselement ist, und der andere ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), der Signale von dem Messelement verarbeitet und ein einen gemessenen Druck repräsentierendes Signal erzeugt.
Im Stand der Technik sind die zwei Dies in einem Gehäuse untergebracht und unter Verwendung von Bonddrähten mit kleinem Durchmesser miteinander verbunden. Die Bonddrähte erstrecken sich außerdem zwischen dem ASIC und einem oder mehreren Leiterrahmen und verbinden diese miteinander, wobei diese Leiter sind, die durch das Gehäuse hindurch gehen und elektrische Verbindungen von außen mit dem Gehäuse bereitstellen.
Während herkömmliche MEMS-Drucksensoren gut funktionieren, sind sie jedoch sowohl hinsichtlich elektrischem als auch mechanischem Rauschen empfindlich, was die Sensorgenauigkeit verzerrt. Eine Beseitigung von mechanischem und elektrischem Rauschen wäre eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik.
Mechanisches Rauschen wird hauptsächlich durch die Art und Weise verursacht, wie das MEMS-Druckmesselement in einem Gehäuse untergebracht ist. Elektrisches Rauschen wird hauptsächlich durch elektrische Felder um den Sensor herum verursacht, die durch die kleinen Leitungsdrähte aufgenommen werden, die das MEMS-piezoresistive Element mit einem Schaltkreis verbinden, der die Ausgabespannungen von der Wheatstone-Brücke verarbeitet.
Mechanisches Rauschen kann durch ein sogenanntes Repackaging (d. h. „Umgestaltung”) des MEMS-Drucksensors beseitigt werden, so dass ein herkömmliches Gehäuse-Gel, ein Spritzvergießen oder eine andere Art der Unterbringung, welche die Auslenkung der Membran verzerren kann, nicht erforderlich ist. Elektrisches Rauschen kann durch Beseitigen von Drähten reduziert werden, die dazu tendieren, externe elektrische Signale aufzunehmen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Darstellung eines piezoresistiven MEMS-Drucksensors mit Bondpads, die elektrische Signale von einem piezoresistiven Wheatstone-Brückenschaltkreis in dem Drucksensor führen, und die symmetrisch in dem Sensor verteilt sind;
2 ist eine Aufsicht auf den in 1 gezeigten piezoresistiven MEMS-Drucksensor, wobei gezeigt ist, dass sich jeder der Bondpads in der Nähe einer der vier Ecken des piezoresistiven MEMS-Drucksensors befindet;
3A ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines in 1 gezeigten piezoresistiven MEMS-Drucksensorelements, das als ein Absolutdrucksensor betrachtet wird;
3B ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines in 1 gezeigten piezoresistiven MEMS-Drucksensorelements, das hierin als ein Differentialdrucksensor betrachtet wird;
4A ist eine zweite Aufsicht auf das piezoresistive MEMS-Drucksensorelement aus 1, wobei Details der bevorzugten Ausführungsform eines Bondpad-Layouts gezeigt werden, einschließlich der Stelle eines verteilten Wheatstone-Brückenschaltkreises in dem Sensorelement, die Gestalt und die Stellen von leitfähigen Verbindern, Bondpads für Eingangs- und Ausgangs-Signale, welche elektrisch mit den leitfähigen Verbindern verbunden sind, Masse-Ringe, die zwei der Bondpads umgeben, die Ausgangssignale von der Wheatstone-Brücke aufweisen, eine Masse-Schleife, die die gesamte Oberfläche umgibt, und eine Symmetrieebene für das Drucksensorelement;
4B ist eine dritte Aufsicht auf das in 1 gezeigte piezoresistive MEMS-Drucksensorelement und Details einer ersten alternativen Ausführungsform eines Bondpad-Layouts mit einer Masse-Schleife, die die gesamte Oberfläche umgibt, jedoch ohne Masse-Ringe um die Ausgangssignal-Bondpads herum;
4C ist eine vierte Aufsicht auf das in 1 gezeigte MEMS-Drucksensorelement mit Details einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Bondpads-Layouts mit Masse-Ringen um die Ausgangssignal-Bondpads herum, jedoch ohne einer Masse-Schleife um die gesamte Oberfläche herum;
4D ist eine Querschnittsansicht eines Bondpads, das von einem leitfähigen Ring umgeben ist;
5 ist eine schematische Darstellung des elektrischen Äquivalents der in 4A, 4B und 4C gezeigten symmetrisch verteilten Bondpads;
6A ist eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines symmetrischen piezoresistiven Drucksensors mit gestapelten integrierten Schaltkreisen;
6B ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines symmetrischen piezoresistiven Drucksensors mit gestapelten integrierten Schaltkreisen; und
7A und 7B sind Querschnittsansichten unterschiedlicher Ausführungsformen eines MEMS-Drucksensors in einem Gehäuse, das mehrere integrierte Schaltkreise umgibt.
Detaillierte Beschreibung
Das Wörterbuch der I.E.E.E. Standards, Copyright 2009 durch die IEEE, definiert eine „Kontaktierung” als eine physische Verbindung zwischen zwei unterschiedlichen Ebenen eines Zwischenverbinders, oder zwischen einer Ebene eines Zwischenverbinders und einem physischen oder logischen Pin. Wie hierin verwendet ist eine Kontaktierung eine vertikale oder im Wesentlichen vertikale Säule leitfähigen Materials, die in einem Substrat mit gegenüberliegenden oberen und unteren oder ersten und zweiten Seiten hinein gebildet ist, unabhängig von ihrer Höhe oder ihrem Durchmesser. Die Kontaktierung stellt außerdem eine physische und elektrische Verbindung zwischen unterschiedlichen Ebenen eines Druckmesselements bereit, beispielsweise zwischen oberen und unteren Oberflächen eines Elements.
Wie hierin beschrieben wird, stellt eine leitfähige Kontaktierung einen vertikal ausgerichteten, elektrisch leitfähigen Pfad durch bzw. teilweise durch ein Halbleitersubstrat bereit. Eine Kontaktierung kann sich somit vollständig durch ein Substrat erstrecken, das heißt zwischen und durch gegenüberliegende obere und untere/erste und zweite Seiten, und kann sich aber auch nur teilweise durch ein Substrat erstrecken. Leitfähige Kontaktierungen werden hierin dahingehend betrachtet, dass sie sich durch ein Substrat erstrecken und somit in einem Substrat angeordnet sind und/oder in einem Substrat vorhanden sind.
Wie hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Bondpad” auf leitfähige Bereiche, die üblicherweise auf Außenflächen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) als auch eines MEMS-Druckmesselements anzufinden sind. Der Begriff „Bondpad” sollte jedoch nicht dahingehend missverstanden werden, dass er auf leitfähige Bereiche eines bestimmten Bereiches, eine Dicke, eine Gestalt oder ein Material beschränkt ist oder solche definiert, sondern sollte stattdessen weit gefasst sein, um einen leitfähigen Bereich oder eine Oberfläche von beliebiger Größe zu umfassen, der bzw. die auf einer Oberfläche entweder eines ASIC oder eines MEMS-Druckmesselements angeordnet oder darin eingebettet ist, mit welchem bzw. mit welcher eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
Unter Berücksichtigung der vorangegangenen Definitionen ist 1 eine perspektivische Ansicht eines symmetrischen piezoresistiven Drucksensors, der hierin auch als ein mikroelektromechanisches System(MEMS)-Druckmesselement 100 mit symmetrischen Bondpads bezeichnet wird. 2 ist eine Aufsicht auf die obere Fläche des MEMS-Druckmesselements 100, die mit gestrichelten Linien die Stelle einer Membran zeigt, die sich in Antwort auf einen Druck verbiegt bzw. auslenkt. 3A ist eine Querschnittsansicht des Druckmesselements entlang der Abschnittslinien 3-3. 3B ist ebenfalls eine Querschnittsansicht entlang der Abschnittslinien 3-3, jedoch ist das MEMS-Druckmesselement, das in 3B gezeigt ist, ein unterschiedlicher Drucksensor, der sich von dem in 1 gezeigten Sensor durch das Hinzufügen eines in dem zweiten Substrat ausgebildeten Durchgangsloches unterscheidet.
Wie in 1, 2, 3A und 3B gezeigt ist, umfasst das MEMS-Druckmesselement 100 zwei aufeinander gestapelte Substrate 102 und 104. Die zwei vorzugsweise aus Silizium hergestellten Substrate 102, 104 sind mechanisch miteinander durch eine dünne Bondingschicht 180 zwischen den zwei Substraten 102, 104 verbunden.
Das erste oder obere Substrat 102 ist ein dünnes Stück Silizium mit einer oberen Fläche 106 und einer gegenüberliegenden unteren Fläche 108. Das zweite Substrat 104, das hierin auch als ein unteres oder ein Boden-Substrat relativ zu dem oberen Substrat 102 betrachtet wird, ist dicker und wird hierin als ein Unterstützungssubstrat bezeichnet. Das zweite Substrat 104 ist ebenfalls aus Silizium hergestellt. Das zweite Substrat 104 hat seine eigene obere Fläche 110 und seine eigene gegenüberliegende Bodenfläche 112.
Wie in 3A zu erkennen ist, weist die obere Fläche 110 des zweiten bzw. unterstützenden Substrats 104 eine in der oberen Fläche 110 des zweiten Substrats 104 ausgebildete Ausnehmung 114 auf. Wenn die zwei Substrate 102 und 104 in einer evakuierten Umgebung zusammen verbunden werden, das heißt, wenn das erste oder obere Substrat 102 an der oberen Oberfläche 110 des zweiten Substrats 104 angebracht wird, dann wird die Ausnehmung 114 zu einem evakuierten Hohlraum, der direkt unterhalb eines ausgedünnten Bereiches 116 des oberen Substrats 102 angeordnet ist. Der ausgedünnte Bereich 116 des oberen Substrats 102 bildet somit eine Membran 117, die sich nach oben und nach unten in Antwort auf einen auf die obere Fläche der Membran 117 ausgeübten Druck verbiegt bzw. auslenkt.
Widerstände, die in dem ausgedünnten Bereich 116 durch wahlweises Dotieren von lokalisierten Bereichen des ausgedünnten Bereiches gebildet werden, sind elektrisch miteinander verbunden, um eine verteilte Wheatstone-Brücke zu bilden, dessen Topologie dem Fachmann auf dem Gebiet der Elektronik gut bekannt ist. Wie außerdem gut bekannt ist, verändern sich die den Brückenschaltkreis bildenden Widerstände hinsichtlich Größe und Widerstand, wenn sich die Membran auslenkt.
Wenn eine konstante oder feste Spannung an den Eingangsanschlüssen des piezoresistiven Wheatstone-Brückenschaltkreises angelegt ist, dann wird sich die Spannung an den Ausgangsanschlüssen des Brückenschaltkreises in Antwort auf eine Membranauslenkung ändern. Da sich die in 3A gezeigte Membran 117 in Antwort auf einen auf die obere Seite der Membran 117 ausgeübten Druck auslenkt, umfasst der in 3A dargestellte Sensor etwas, was allgemein als ein Top Side- oder Absolutdrucksensor bekannt ist, da eine Membranauslenkung und somit eine Ausgabespannungsänderung Änderungen im Druck unterliegen, der lediglich auf die Oberseite (Top Side) der Membran 117 ausgeübt wird.
3B ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines symmetrischen piezoresistiven Drucksensors 200, der hierin als ein Differentialdrucksensor 200 betrachtet wird. Die in 3B gezeigte Struktur unterscheidet sich von der in 3A gezeigten Struktur lediglich durch die Hinzufügung eines Loches oder Anschlusses 202, der in dem zweiten Substrat 104 ausgebildet ist. Das Loch 202 erstreckt sich durch das zweite Substrat 104 von seiner Bodenfläche 112 nach oben in die in der oberen Fläche 110 des zweiten Substrats 104 ausgebildete Ausnehmung 114. Die Ausnehmung 114 ist somit nicht evakuiert.
Das Loch 202, das vorzugsweise durch Ätzen gebildet wird, weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Es ist derart dimensioniert, dass es groß genug ist, um einen Durchfluss eines Fluids durch das Loch 202 und in die Ausnehmung 114 hinein zu ermöglichen, und um einen Druck auf die Rückseite der Membran 117 auszuüben. Eine Auslenkung der Membran 117 wird somit durch einen Unterschied in dem auf die obere Seite der Membran ausgeübten Druck und den auf die untere Seite durch das Loch 202 ausgeübten Druck bestimmt. Die von der in der Membran 117 ausgebildeten piezoresistiven Wheatstone-Brücke ausgegebenen Signale repräsentieren somit einen Unterschied zwischen dem auf die zwei Seiten der Membran 117 ausgeübten Druck.
4A ist eine Aufsicht auf die obere Fläche 106 einer bevorzugten Ausführungsform des ersten bzw. oberen Substrats 102, wobei Stellen/Örter von Piezowiderständen 120A, 120B, 120C und 120D gezeigt werden, die zur Bildung eines verteilten piezoresistiven Wheatstone-Brückenschaltkreises verbunden sind. Wie gut bekannt ist, weist eine Wheatstone-Brücke vier Anschlüsse bzw. Knoten auf, von denen zwei als Eingänge und zwei als Ausgänge betrachtet werden.
Die Piezowiderstände 120A, 120B, 120C und 120D sind in der oberen Fläche 106 ausgebildet, so dass sie in der Nähe von Rändern 122 der in dem oberen Substrat 102 ausgebildeten Membran 117 angeordnet sind. 4A zeigt außerdem die Formen und Örter von leitfähigen Zwischenverbindern 128 und 134, welche die Piezowiderstände mit den zwei Eingangsknoten 136, 138 und den zwei Ausgangsknoten 140 und 142 elektrisch verbinden. Die Knoten werden hierin als Bondpads bezeichnet.
5 zeigt die Topologie eines Widerstands-Wheatstone-Brücken-Schaltkreises. Die Figur zeigt außerdem die durch Bezugszeichen 136 und 138 identifizierten und in 5 als V⁺ und V^– gekennzeichneten Eingangsknoten, als auch die Ausgangsanschlüsse bzw. Knoten, die durch Bezugszeichen 140 und 142 identifiziert und in der Figur mit S^– und S⁺ gekennzeichnet sind.
Wieder mit Bezug auf 4A sind die zwei Eingangsknoten 136, 138 des Wheatstone-Brücken-Schaltkreises an diagonal gegenüberliegenden Ecken 130, 132 lokalisiert.
Elektrische Verbindungen zwischen den zwei Eingangsanschlüssen 136, 138 und den piezoresistiven Elementen des Wheatstone-Brücken-Schaltkreises werden durch wahlweises Dotieren der oberen Fläche 106 hergestellt, um die oben erwähnten leitfähigen Zwischenverbinder 128 zu bilden. Elektrische Verbindungen werden zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen 130, 132 und den piezoresistiven Elementen des Wheatstone-Brücken-Schaltkreises durch unterschiedliche Gruppen von Zwischenverbindern 134 hergestellt, die ebenso durch wahlweises Dotieren von Bereichen der oberen Fläche 106 ausgebildet sind.
In 5 umfassen die mit R1, R2, R3 und R4 gekennzeichneten Widerstände diejenigen Widerstände, die den Wheatstone-Brücken-Schaltkreis bilden. Sekundäre mit RA1, RA2, RA3, RA4, RB1, RB2, RB3 und RB4 gekennzeichnete Widerstände repräsentieren die relativ kleinen Widerstände der Zwischenverbinder 128 und 134, deren Widerstände im Wesentlichen konstant sind, selbst wenn sich die Membran verbiegt.
In 4A als auch in 4B und 4C wird eine unterbrochene bzw. „gestrichelte” Linie 150 gezeigt, die sich zwischen zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken 124 und 126 des Substrats 102 erstrecken. Die unterbrochene Linie 150 zeigt graphisch den Rand einer geometrischen Symmetrieebene des Substrats 102. Die Symmetrieebene ist orthogonal zu der oberen Fläche des Substrats 102 und erstreckt sich somit in die Ebene der 4A, 4B und 4C hinein und aus dieser heraus.
Das Substrat 102 wird hierin als zu der Symmetrieebene symmetrisch bezeichnet, da praktisch jede Struktur auf der linken oder unteren Seite der Ebene/Linie 150 ein korrespondierendes identisches bzw. im Wesentlichen identisches Merkmal auf der rechten bzw. oberen Seite der Ebene/Linie 150 aufweist. Beispielsweise ist der S⁺-Eingangsknoten 140 diagonal entgegengesetzt zu dem S^–-Ausgangsanschluss 142. Beide Knoten 140 und 142 haben außerdem den gleichen Abstand (das heißt sind äquidistant) von der Ebene/Linie 150. Die Gestalt und Größe der Zwischenverbinder 128 und 134 auf jeder Seite der Ebene/Linie 150 sind im Wesentlichen die gleichen und äquidistant bzw. wenigstens im Wesentlichen äquidistant von der Ebene/Linie 150. Ebenso passen die resistiven Elemente des Wheatstone-Brücken-Schaltkreises auf einer Seite der Ebene/Linie 150 zu bzw. entsprechen äquivalenten Elementen auf der gegenüberliegenden Seite der Ebene/Linie 150. Die elektrischen und mechanischen Komponenten und Merkmale des MEMS-Drucksensorelements 100 sind somit symmetrisch auf der oberen Fläche 106 des ersten Siliziumsubstrats 102 auf beiden Seiten der Ebene/Linie 150 verteilt. Ein mechanisches oder elektrisches Rauschsignal, das auf einer Seite der Ebene/Linie 150 empfangen worden ist, wird oftmals durch ein mechanisches oder elektrisches Rauschsignal, das auf der gegenüberliegenden Seite der Ebene/Linie 150 empfangen worden ist, ausgelöscht oder kompensiert. Die symmetrische Verteilung von Komponenten auf dem Substrat 102 unterstützt somit, ungünstige Wirkungen von elektrischem und mechanischem Rauschen auf dem Signalausgang von dem piezoresistiven Wheatstone-Brückenschaltkreis zu reduzieren.
Weiterhin mit Bezug auf 4A werden die Eingangsanschlüsse 136 und 138 und die Ausgangsanschlüsse 140 und 142 des Wheatstone-Brückenschaltkreises, die auf der oberen Oberfläche 106 angeordnet sind, hierin zusammen als Bondpads bezeichnet, welche leitfähige Bereiche sind, zu denen elektrische Verbindungen hergestellt werden können, wie oben beschrieben worden ist. Bondpads finden sich allgemein auf äußeren Oberflächen von integrierten Schaltkreisen, einschließlich des hierin beschriebenen ASIC und MEMS-Druckmesselements.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „umschreiben” auf eine kontinuierliche Umgebung eines Bereiches, einer Oberfläche oder eines physischen Merkmals eines Substrats durch ein Material, insbesondere ein Material, das Elektrizität leitet, unabhängig von der Gestalt, Dicke oder Zusammensetzung des umgebenden Materials.
In 4A werden die Bondpads für die Ausgangsanschlüsse oder Knoten 140 und 142 des Wheatstone-Brückenschaltkreises vollständig umschrieben oder umgeben durch im Wesentlichen quadratisch-geformte Muster eines leitfähigen Materials oder einer leitfähigen Dotierung. Das leitfähige Material um die Bondpads herum wird durch Bezugszeichen 160 gekennzeichnet.
Die leitfähigen Muster und/oder das leitfähige Material 160, das die Bondpads 140, 142 umgibt, werden, unabhängig von der Gestalt, hierin als leitfähige Ringe 160 bezeichnet. Die Ringe 160 sind außerdem elektrisch mit einer elektrisch leitfähigen Schleife 162 verbunden, die sich vollständig um den Umfang der oberen Fläche 106 herum erstreckt. Kreisförmige, elliptische, rechteckige und polygonale Ringe, die ein Bondpad umschreiben, werden hierin als äquivalente oder alternative Ausführungsformen der im Wesentlichen in 4A bis 4C gezeigten quadratischen leitfähigen Ringe 160 betrachtet.
Zusätzlich zu den leitfähigen Ringen 160 ist eine im Wesentlichen quadratisch-geformte leitfähige Schleife 162 angrenzend an die Ränder bzw. Außenflächen 164 der oberen Fläche des Substrats 102 angeordnet. Die leitfähige Schleife 162 „umgibt” somit vollständig die Eingangs-Bondpads 136, 138, die Ausgangs-Bondpads 140 und 142, die Verbinder 128 und 134, die leitfähigen Ringe 160 und den Wheatstone-Brücken-Schaltkreis.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 vorzugsweise koplanar zueinander sind, und zwar aufgrund dessen, wie diese jeweils ausgebildet sind. Die Ringe 162 und die Schleife 160 sind jedoch nicht koplanar zu irgendeinem der Verbinder 128, 134. Auch sind die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 elektrisch mit den Verbindern 128, 134 verbunden. Mit anderen Worten, die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 durchsetzen keinen der Verbinder 128, 134 auf physische oder elektrische Weise, auch wenn sie in den Figuren als sich gegenseitig kreuzend oder durchsetzend dargestellt sind. Die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 sind in vertikaler Richtung tatsächlich von den Verbindern 128, 134 um einen Abstand voneinander getrennt, welcher der Dicke eines dünnen Dielektrikums gleicht, das als vier separate nicht-leitfähige Schichten verkörpert ist, wie es am Besten in 4D zu sehen ist.
4D ist eine Querschnittsansicht eines der Bondpads 142, das hierin als von einem leitfähigen Ring 160 umschrieben betrachtet wird. Der Ring 160 ist außerdem elektrisch mit einer leitfähigen Schleife 162 verbunden, die im Wesentlichen die gesamte obere Fläche 106 des oberen Substrats 102 umschreibt.
In 4D ist eine leitfähige Schicht aus P⁺-Typ Material 402 in die obere Fläche 106 des oberen Substrats 102 dotiert, um einen leitfähigen Verbinder zu bilden, der in 4A, 4B und 4C mit Bezugszeichen 128 und 134 gekennzeichnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine erste nicht-leitfähige Schicht 404 aus Siliziumoxid thermisch über dem P⁺-leitfähigen Material 402 aufgewachsen, das einen leitfähigen Verbinder 128, 134 bildet. Eine dritte nicht-leitfähige Schicht 408, die ebenfalls aus Siliziumoxid hergestellt ist, ist über der Silizium-Nitrid-Schicht 406 abgeschieden. Schließlich ist eine vierte nicht-leitfähige Schicht 410, die ebenfalls aus Silizium-Nitrid hergestellt ist, über der dritten Schicht 408 abgeschieden.
Das derart zwischen den leitfähigen Ringen 160, der leitfähigen Schleife 162 und den Verbindern 128, 134 gebildete Dielektrikum ist dünn. Der vertikale Abstand, welcher die im Wesentlichen koplanaren leitfähigen Schleifen 160 und den leitfähigen Ring 162 von den Verbindern 128 und 134 trennt, die selbstverständlich im Wesentlichen planar sind, ist daher entsprechend klein. In der bevorzugten Ausführungsform weist die erste Schicht 404, die aus Siliziumoxid besteht, eine Dicke von etwa 0,1 μm auf; die zweite Schicht 406 weist eine Dicke von etwa 0,15 μm auf; die dritte Schicht 408 weist eine Dicke von etwa 0,4 μm auf; die vierte Schicht 410 weist eine Dicke von etwa 0,5 μm auf. Die leitfähigen Ringe 160 und die Masseschleife 162 sind dünn, wobei sie eine Breite von etwa 24 μm aufweisen. Sie sind seitlich von den Bondpads durch einen kurzen Luftspaltabstand von etwa 10 μm beabstandet. Die Breiten der leitfähigen Ringe 160 und der leitfähigen Schleife 162 sind vorzugsweise die gleichen und betragen etwa 24 μm.
Trotz der Tatsache, dass die Bondpads, die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 nicht koplanar sind, sondern tatsächlich vertikal voneinander um die Dicke der nicht-leitfähigen Schichten 404, 406, 408 und 410 versetzt sind, werden die leitfähigen Ringe 160 hierin als die leitfähigen Bondpads umschreibend bezeichnet. Die leitfähige Schleife 162 wird als die leitfähigen Ringe 160 und weitere Merkmale auf der oberen Fläche 106 des oberen Substrats 102 umschreibend bezeichnet.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 elektrisch miteinander verbunden. Sowohl die Ringe 160 als auch die Schleife 162 sind elektrisch mit einer festen Gleichstrom-Referenzpotential 168-Spannung verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform ist das feste Referenzpotential 168 vorzugsweise Masse (GND) oder 0 Volt. In alternativen Ausführungsformen kann die feste Gleichstrom-Spannung 168 jedoch eine Null-Spannung sein, die entweder positiv oder negativ ist.
Es wurde experimentell festgestellt, dass die leitfähigen Ringe 160 und die leitfähige Schleife 162 den Effekt einer elektrostatischen Entladung auf den von der Wheatstone-Brücke ausgegebenen Signalen reduzieren. Es wird angenommen, dass sie bei Verbindung mit einem Referenzpotential einen Pfad für induzierte Spannungen zu der festen Referenzpotentialspannung bereitstellen, das heißt, dass sie eine Masse-Ebene um die Ausgabesignal-Bondpads 140, 142 bereitstellen, wobei sie induzierte Spannungen zur Masse hin oder zu einer anderen festen Spannung ableiten, wo sie weiter abgeleitet werden.
4B zeigt eine erste alternative Ausführungsform eines Siliziumsubstrats 102B für ein MEMS-Druckmesselement 100, das keine leitfähigen Ringe um die Ausgabesignal-Bondpads 140 und 142 aufweist, wie es in 4A gezeigt ist. In 4B unterscheidet sich die obere Fläche des Substrats von der in 4A gezeigten oberen Fläche lediglich durch das Fehlen von leitfähigen Ringen um die Ausgabesignal-Bondpads 140 und 142 herum, das heißt die Bondpads 140, 142, von welchen ein Ausgabesignal von der Wheatstone-Brücke erhalten wird.
4C zeigt eine zweite alternative Ausführungsform der oberen Fläche eines Siliziumsubstrats, bei welcher die in 4A gezeigte leitfähige Schleife ausgelassen ist. Die in 4C gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 4A gezeigten lediglich durch das Fehlen einer leitfähigen Schleife um den Umfang der oberen Fläche des Substrats herum. Die Ausgabesignal-Bondpads 140, 142 werden von leitfähigen Ringen 160 umschrieben, wobei sie jedoch eine feste Spannung tragen. Die Bezugs- oder Fest-Spannungen, die an den leitfähigen Ringen anliegen, können entweder die gleichen oder unterschiedliche Spannungen sein.
Wiederum mit Bezug auf 3A als auch 3B zeigt der Querschnitt der MEMS-Druckmesselemente, die in diesen Figuren dargestellt sind, eine Schicht mit Material 180 zwischen dem oberen Substrat 102 und dem unterstützenden Substrat 104. Die Schicht des Materials 180 zwischen den Substraten 102, 104 ist vorzugsweise eine dünne Schicht Siliziumdioxid, das als eine Bondschicht wirkt, die das obere Substrat 102 und das untere Substrat 104 zusammenhält.
Wie oben mit Bezug auf 3A erwähnt wurde, wenn das obere Substrat 102 und das untere Unterstützungssubstrat 104 miteinander in einem Vakuum verbunden werden, bildet die in der oberen Fläche 110 des Unterstützungssubstrats 104 gebildete Ausnehmung 114 einen evakuierten Hohlraum 182. Der Bereich unmittelbar über dem evakuierten Hohlraum 182 ist der zuvor erwähnte ausgedünnte Bereich 116, der als die zuvor erwähnte Membran 117 wirkt, in welcher die in 4A, 4B, und 4C gezeigten piezoresistiven Elemente ausgebildet sind. Wenn das zweite Substrat 104 ein Durchgangsloch 202 aufweist, wie es in 3B gezeigt ist, dann findet eine Membranauslenkung aufgrund von Unterschieden zwischen den auf die oberen und unteren Seiten der Membran 117 ausgeübten Drücke statt.
Wie außerdem in 3A und 3B gezeigt ist, sind leitfähige Kontaktierungen sowohl in den Substraten 102 als auch 104 ausgebildet, um sich vollständig durch die Substrate 102 und 104 zu erstrecken. Die Kontaktierungen sind außerdem elektrisch miteinander verbunden, wenn die Substrate aufeinander gestapelt und wie in 1, 3A und 3B gezeigt, verbunden werden. Insbesondere und mit Bezug sowohl auf 3A als auch 3B, erstrecken sich die mit Bezugszeichen 184 gekennzeichneten leitfähigen Kontaktierungen vollständig durch das obere Substrat 102, das heißt von den Bondpads 138 und 140, die auf der oberen Fläche 106 des oberen Substrats angeordnet sind, bis zur unteren Fläche 108 des oberen Substrats 102.
Leitfähige Kontaktierungen, die durch Bezugszeichen 186 gekennzeichnet sind, sind in dem zweiten bzw. unterstützenden Substrat 104 ausgebildet. Diese Kontaktierungen 184 sind direkt unterhalb angeordnet, wobei sie mit den Kontaktierungen 184 in dem oberen Substrat 102 ausgerichtet und mit diesen elektrisch verbunden sind, und erstrecken sich durch das unterstützende Substrat 104 hindurch, um einen elektrischen Kontakt mit sekundären Bondpads 188 herzustellen, die in der unteren Fläche 112 des unterstützenden Substrats 108 ausgebildet sind.
Die leitfähigen Kontaktierungen 184 durch das obere Substrat 102 und die leitfähigen Kontaktierungen 186 durch das unterstützende Substrat 104 sind miteinander als auch mit den Bondpads in der oberen Fläche 104 des oberen Substrats 102 ausgerichtet. Da die Bondpads in der oberen Fläche 104 symmetrisch über bzw. in dem MEMS-Druckmesselement 100 verteilt sind, sind die leitfähigen Kontaktierungen 184 und 186, die vertikal mit den Bondpads ausgerichtet und mit diesen verbunden sind, ebenfalls symmetrisch verteilt und stellen einen leitfähigen Pfad zwischen den Bondpads 188 auf der unteren Seite 112 des Unterstützungssubstrats und den in der oberen Fläche 104 des oberen Substrats 102 ausgebildeten piezoresistiven Elementen bereit. Die Symmetrie der leitfähigen Kontaktierungen unterstützt eine Minimierung von thermisch-induzierter Beanspruchung, die ansonsten resultieren würde, falls die Kontaktierungen entlang einer Seite oder entlang eines Randes der Substrate 102, 104 angeordnet werden.
6A ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines MEMS-Drucksensors 600. Sie umfasst das in 1 bis 5 gezeigte MEMS-Druckmesselement 100 und einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) 602, der mechanisch mit der unteren Seite 112 des MEMS-Druckmesselements 100 gekoppelt ist.
Der ASIC 602 ist aus einem Siliziumsubstrat gebildet, in welchem unter Verwendung herkömmlicher Verfahren elektronische Komponenten ausgebildet sind. Elektrisch leitfähige Kontaktierungen 610, die durch den ASIC 602 ausgebildet sind, erstrecken sich durch den ASIC 602 zwischen seiner oberen Fläche 608 und einer gegenüberliegenden unteren Fläche 612. Die leitfähigen Kontaktierungen 610 in dem ASIC 602 sind mit den in dem MEMS-Druckmesselement 100 ausgebildeten leitfähigen Kontaktierungen ausgerichtet und mit diesen verbunden. Die leitfähigen Kontaktierungen 610 tragen Signale entweder von dem MEMS-Druckmesselement 100 und/oder dem ASIC 602 nach unten durch den ASIC hindurch zu einem dritten integrierten Schaltkreis 614, der selbstverständlich ein drittes Siliziumsubstrat umfasst, in welchem unter Verwendung herkömmlicher Verfahren elektronische Komponenten ausgebildet sind.
Mit der Ausnahme, dass der ASIC 602 mit Kontaktierungen und Bondpads ausgebildet ist, ist der ASIC 602 in elektrischer Hinsicht eine Stand der Technik-Komponente, die von dem MEMS-Druckmesselement 100 ausgegebene Signale in einem im ASIC 602 ausgebildeten Schaltkreis verarbeitet. Ein solcher Schaltkreis bzw. eine solche Verschaltung kann in einer oberen Fläche, einer unteren Fläche oder innerhalb des Substrats ausgebildet sein, aus welchem der ASIC gebildet ist.
Da die in dem ASIC 602 ausgebildeten leitfähigen Kontaktierungen 610 mit den leitfähigen Kontaktierungen 186 in dem Unterstützungssubstrat ausgerichtet und mit diesen elektrisch verbunden sind, sind die Kontaktierungen in dem ASIC ebenfalls symmetrisch in dem ASIC 602 verteilt.
In einer in 6B gezeigten alternativen Ausführungsform sind die leitfähigen Kontaktierungen 610-1, die sich durch den ASIC erstrecken, nicht symmetrisch verteilt, sondern weisen seitliche bzw. in eine seitliche Richtung weisende Änderungen auf. Eine solche leitfähige Kontaktierung 610-1 wird als asymmetrisch verteilt bezeichnet.
7A ist eine Querschnittsansicht eines Top Side-Absolutdruck-MEMS-Sensors 700-1. Der Drucksensor 701-1 umfasst ein MEMS-Druckmesselement 100, wie es in 1 bis 6A und 6B gezeigt ist, und zwei integrierte Schaltkreise, das heißt einen ersten anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, der mit Bezugszeichen 602 gekennzeichnet ist, und einen mit Bezugszeichen 750 gekennzeichneten zweiten integrierten Schaltkreis. Die integrierten Schaltkreise sind gestapelt. Sie sind miteinander und mit dem MEMS-Druckmesselement unter Verwendung von leitfähigen Kontaktierungen verbunden, die sich durch alle drei Komponenten hindurch erstrecken.
7B ist eine Querschnittsansicht eines differentiellen MEMS-Drucksensors 700-2. Mit Ausnahme eines Druckanschlusses 710, der als sich durch den ersten integrierten Schaltkreise 602, durch den zweiten integrierten Schaltkreis 750 und durch das MEMS-Druckmesselement 100 hindurch gezeigt ist, ist der in 7B dargestellte Drucksensor 700-2 identisch zu dem in 7A gezeigten Drucksensor 700-1.
In 7A als auch in 7B sind elektronische Komponenten in jedem der drei Elemente 100, 602 und 750 miteinander unter Verwendung von leitfähigen Kontaktierungen verbunden. Eine erste leitfähige Kontaktierung 706 erstreckt sich komplett durch das MEMS-Druckmesselement 100 hindurch, um ein Bondpad 138 des MEMS-Druckmesselements 100 mit einem Bondpad 606 auf der oberen Fläche des ASIC 602 elektrisch zu verbinden. Eine weitere leitfähige Kontaktierung 708 erstreckt sich vollständig durch den ASIC 602 hindurch, und verlängert somit die Verbindung des Bondpads 138 durch den ASIC 602 zu einem zweiten integrierten Schaltkreis 750. Eine dritte leitfähige Kontaktierung 712, die sich durch den zweiten integrierten Schaltkreis 750 hindurch erstreckt, verlängert die Verbindung des Bondpads nach unten zu einer Schaltkreisplatine 752 oder zu einem Leiterrahmen 714, der einfach ein elektrisch leitfähiger Pfad ist, der typischerweise aus einem festen Pin besteht, der sich durch das Gehäuse 701 hindurch erstreckt, in welchem das MEMS-Druckmesselement und die integrierten Schaltkreise platziert wurden.
Auf der linken Seite der 7A und 7B verlängern leitfähige Kontaktierungen 716, 718 und 720 das Bondpad 140 von der oberen Fläche des MEMS-Druckmesselements 100 nach unten zu einem zweiten Leiterrahmen 722. Die Leiterrahmen 714, 722 werden hierin als sich durch das Gehäuse 701 hindurch erstreckend bezeichnet. Abschnitte der Leiterrahmen sind somit in dem Gehäuse angeordnet und/oder dort resident.
In einer alternativen Ausführungsform ist ein „Leiterrahmen” als eine herkömmliche Schaltkreisplatine 756 verkörpert, die vorzugsweise auf dem Boden der Tasche 704 angeordnet ist, so dass diese die Stapelanordnung aus MEMS-Druckmesselement und den integrierten Schaltkreisen 602, 750 unterstützen kann, und erstreckt sich durch das Gehäuse 701. Eine solche Schaltkreisplatine 756 weist leitfähige „Pfade” auf wenigstens einer ihrer Außenflächen auf, wie es dem Fachmann der Elektronik geläufig ist, und einen externen Abschnitt 757, das heißt einen Abschnitt außerhalb des Gehäuses, wo leitfähige Pfade 759 auf der Oberfläche der Schaltkreisplatine 756 zugänglich sind und mit welchen elektrische Verbindungen hergestellt werden können. Eine solche Schaltkreisplatine 756, das heißt ihr externer Abschnitt 757 und leitfähige Pfade 759, stellt eine direkte elektrische Verbindung mit leitfähigen Kontaktierungen in den integrierten Schaltkreisen 602, 750 und dem MEMS-Druckmesselement 100 als auch mit weiteren leitfähigen Kontaktierungen 758 bereit, die in dem Gehäuse ausgebildet sind und sich nach unten zu weiteren leitfähigen Leiterrahmen 714 und 722 erstrecken können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tasche 704 vorzugsweise mit einer herkömmlichen Plastikabdeckung 770 versehen, welche die Ausnehmung bzw. Tasche 704 und ihre Inhalte umschließt. In einer bevorzugten Ausführungsform eines Backside-Drucksensors ist die Tasche 704 evakuiert, was eine Auslenkung der Membran in dem MEMS-Druckmesselement in Antwort auf Druckänderungen in dem Durchgangsloch 710 ermöglicht, das sich durch zwei gestapelte integrierte Schaltkreise 602 und 750 hindurch erstreckt. In einer alternativen Ausführungsform wird ein viskoses Gel 772 in die Tasche gegeben, was das MEMS-Druckmesselement 100 abdeckt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Gel weggelassen werden.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Verwendung der leitfähigen Kontaktierungen in dem MEMS-Druckmesselement und die integrierten Schaltkreise eine elektrische Verbindung zwischen den Piezowiderstandselementen der Wheatstone-Brücke, die in dem MEMS-Druckmesselement ausgebildet sind, und den Komponenten außerhalb des Gehäuses ermöglicht, und zwar lediglich durch leitfähige Kontaktierungen und Abschnitte der Leiterrahmen, die sich durch das Gehäuse 702 hindurch erstrecken. Mit anderen Worten, die Verwendung von leitfähigen Kontaktierungen und das Stapeln des MEMS-Druckmesselements mit integrierten Schaltkreisen beseitigt das Erfordernis für leitfähige Drähte, die ansonsten dazu tendierten, elektrische Streufelder und elektrostatisches Rauschen aufzufangen. Ein symmetrisches Anordnen bzw. Strukturieren der MEMS-Druckelementkomponenten führt zu einer weiteren Rauschreduzierung aufgrund der Auslöschung von induzierten Spannungen.
Die vorangegangene Beschreibung dient lediglich dem Zweck der Darstellung. Der wahre Umfang dieser Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8302483 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Claims

Mikroelektromechanisches System(MEMS)-Druckmesselement, umfassend: ein erstes Siliziumsubstrat mit einer oberen Fläche mit einer Mehrzahl von Bondpads, die symmetrisch auf der oberen Fläche verteilt sind; und eine leitfähige Schleife, die eine feste Spannung trägt, und die die Mehrzahl von Bondpads umgibt, wobei die leitfähige Schleife symmetrisch auf der oberen Fläche verteilt ist.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Bondpads von einem leitfähigen Ring, der eine zweite feste Spannung trägt, umgeben ist.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 2, wobei der leitfähige Ring und die Bondpads vertikal voneinander durch ein Dielektrikum getrennt sind.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 1, wobei das erste Siliziumsubstrat eine gegenüberliegende Bodenfläche aufweist, wobei das erste Siliziumsubstrat weiterhin leitfähige Kontaktierungen aufweist, die sich von den Bondpads durch das erste Siliziumsubstrat hindurch zu der Bodenfläche erstrecken.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 4, weiterhin umfassend ein zweites Siliziumsubstrat mit einer oberen Fläche und einer gegenüberliegenden Bodenfläche, wobei die obere Fläche des zweiten Siliziumsubstrats eine Ausnehmung und leitfähige Kontaktierungen aufweist, die sich zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche des zweiten Siliziumsubstrats erstrecken, wobei die obere Fläche des zweiten Substrats an der Bodenfläche des ersten Siliziumsubstrats angebracht ist, wobei die leitfähigen Kontaktierungen durch das zweite Siliziumsubstrat mit leitfähigen Kontaktierungen ausgerichtet und mit diesen elektrisch verbunden sind, die sich durch das erste Siliziumsubstrat hindurch erstrecken.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 5, wobei die Ausnehmung im Wesentlichen evakuiert ist.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 5, weiterhin umfassend ein drittes Substrat, welches mit wenigstens dem ersten Siliziumsubstrat oder dem zweiten Siliziumsubstrat durch leitfähige Pfade verbunden ist, die in dem dritten Substrat angeordnet sind.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 7, weiterhin umfassend ein Gehäuse mit einer Tasche, die dazu ausgebildet ist, um das erste Siliziumsubstrat, das zweite Siliziumsubstrat aufzunehmen und zu umschließen, und wenigstens teilweise das dritte Substrat zu umschließen.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 8, weiterhin umfassend ein Gel, das das MEMS-Druckmesselement in der Tasche bedeckt.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 4, weiterhin umfassend ein zweites Siliziumsubstrat mit einer oberen Fläche und einer gegenüberliegenden Bodenfläche, wobei die obere Fläche des zweiten Siliziumsubstrats eine Ausnehmung und leitfähige Kontaktierungen aufweist, die sich zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche des zweiten Siliziumsubstrats erstrecken, wobei die obere Fläche des zweiten Substrats an der Bodenfläche des ersten Siliziumsubstrats angebracht ist, wobei die leitfähigen Kontaktierungen durch das zweite Siliziumsubstrat mit leitfähigen Kontaktierungen ausgerichtet sind, die sich durch das zweite Siliziumsubstrat erstrecken, wobei das zweite Siliziumsubstrat zusätzlich ein Loch aufweist, das sich von der Bodenfläche des zweiten Siliziumsubstrats zu der Ausnehmung erstreckt, wobei das Loch derart ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass ein Fluid durch das Loch und in die Ausnehmung gelangt.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 10, weiterhin umfassend ein drittes Substrat, das elektrisch wenigstens mit dem ersten Siliziumsubstrat oder dem zweiten Siliziumsubstrat durch leitfähige Pfade verbunden ist, die in dem dritten Substrat angeordnet sind.
MEMS-Druckmesselement nach Anspruch 11, weiterhin umfassend ein Gehäuse mit einer Tasche, die dazu ausgebildet ist, das erste Siliziumsubstrat, das zweite Siliziumsubstrat aufzunehmen und wenigstens teilweise zu umschließen, und wenigstens teilweise das dritte Siliziumsubstrat zu umschließen.
MEMS-Druckmesselement, umfassend: ein erstes Siliziumsubstrat mit einer piezoresistiven Brücke, die in einer oberen Oberfläche mit einer Mehrzahl von Bondpads ausgebildet ist, wobei die Bondpads symmetrisch auf der oberen Fläche und um die piezoresistive Brücke herum verteilt sind, wobei die Mehrzahl von Bondpads und die piezoresistive Brücke von einer Schleife umgeben sind, die eine feste Spannung trägt, wobei die Schleife symmetrisch auf der oberen Fläche verteilt ist, wobei das erste Siliziumsubstrat zusätzlich leitfähige Kontaktierungen umfasst, die sich durch das erste Siliziumsubstrat zwischen den Bondpads und der Bodenfläche erstrecken; ein zweites Siliziumsubstrat mit einer oberen Fläche und einer gegenüberliegenden Bodenfläche, wobei die obere Fläche des zweiten Siliziumsubstrats eine Ausnehmung und leitfähige Kontaktierungen aufweist, die sich zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche des zweiten Siliziumsubstrats erstrecken, wobei die obere Fläche des zweiten Substrats an der Bodenfläche des ersten Siliziumsubstrats angebracht ist, wobei die leitfähigen Kontaktierungen durch das zweite Siliziumsubstrat mit leitfähigen Kontaktierungen ausgerichtet sind, die sich durch das erste Siliziumsubstrat hindurch erstreck; und ein drittes Siliziumsubstrat, welches mechanisch mit dem Boden des zweiten Siliziumsubstrats gekoppelt ist, wobei das dritte Siliziumsubstrat einen Elektronikschaltkreis umfasst, der Signale verarbeitet, die von dem ersten Siliziumsubstrat ausgegeben worden sind, wobei das dritte Siliziumsubstrat leitfähige Kontaktierungen umfasst, die sich wenigstens auf halbem Wege durch das zweite Siliziumsubstrat zwischen den leitfähigen Kontaktierungen in dem ersten Siliziumsubstrat und dem Elektronikschaltkreis in dem dritten Siliziumsubstrat erstrecken.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 13, wobei wenigstens eines der Bondpads von einem leitfähigen Ring umgeben ist, der eine zweite feste Spannung trägt.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 14, wobei die erste und die zweite Spannung im Wesentlichen die gleiche sind, wobei die Schleife, die eine erste feste Spannung trägt, und der leitfähige Ring, der eine zweite feste Spannung trägt, im Wesentlichen koplanar sind, wobei die im Wesentlichen koplanare leitfähige Schleife und der leitfähige Ring vertikal von den Bondpads um einen Abstand getrennt sind, der gleich einer Dicke des zwischen der im Wesentlichen koplanaren leitfähigen Schleife und dem leitfähigen Ring und den Bondpads angeordneten Dielektrikums ist.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 15, wobei die Ausnehmung im Wesentlichen evakuiert ist.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 14, weiterhin umfassend ein viertes Siliziumsubstrat mit einem Elektronikschaltkreis, der mit dem Elektronikschaltkreis in dem dritten Siliziumsubstrat mit Hilfe von leitfähigen Kontaktierungen verbunden ist.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 13, weiterhin umfassend ein Gehäuse mit einer Tasche, die dazu ausgebildet ist, das erste, das zweite und das dritte Siliziumsubstrat aufzunehmen und zu umschließen.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 18, weiterhin umfassend ein Gel, das das erste, das zweite und das dritte Siliziumsubstrat in der Tasche bedeckt.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 18, wobei das Gehäuse einen Leiterrahmen umfasst, der sich von außerhalb des Gehäuses in die Tasche erstreckt, wobei ein Abschnitt des Leiterrahmens in der Tasche elektrisch mit dem Schaltkreis in wenigstens dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Siliziumsubstrat mit Hilfe von leitfähigen Kontaktierungen verbunden ist.
MEMS-Drucksensor nach Anspruch 20, wobei der Leiterrahmen eine Schaltkreisplatine mit leitfähigen Pfaden auf einer Oberfläche davon umfasst.