JP6549769B2 - 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ - Google Patents
変形可能な圧力道管を含む圧力センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6549769B2 JP6549769B2 JP2018151047A JP2018151047A JP6549769B2 JP 6549769 B2 JP6549769 B2 JP 6549769B2 JP 2018151047 A JP2018151047 A JP 2018151047A JP 2018151047 A JP2018151047 A JP 2018151047A JP 6549769 B2 JP6549769 B2 JP 6549769B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- conduit
- pressure sensor
- cavity
- transducer
- 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
Links
Images
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
- G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
- G01L9/003—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in capacitance
-
- 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
- B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
-
- 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
-
- 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
- B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
- B81C1/00047—Cavities
-
- 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
- B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
- B81C1/0065—Mechanical properties
- B81C1/00666—Treatments for controlling internal stress or strain in MEMS structures
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
- G01L9/0027—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in ohmic resistance
-
- 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
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0055—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm
-
- 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
- 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
- G01L9/008—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using piezoelectric devices
-
- 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
- G01L9/0082—Transmitting or indicating the displacement of capsules by electric, electromechanical, magnetic, or electromechanical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/006—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- 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
- B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
- B81B2207/01—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS
- B81B2207/012—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being separate parts in the same package
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0161—Controlling physical properties of the material
- B81C2201/0163—Controlling internal stress of deposited layers
- B81C2201/0167—Controlling internal stress of deposited layers by adding further layers of materials having complementary strains, i.e. compressive or tensile strain
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0161—Controlling physical properties of the material
- B81C2201/0163—Controlling internal stress of deposited layers
- B81C2201/017—Methods for controlling internal stress of deposited layers not provided for in B81C2201/0164 - B81C2201/0169
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
することについての様々なアプローチが、本明細書で説明される。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する物体である。変形可能な圧力道管は、圧力道管の少なくとも一部分が懸架された空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の容器圧力との間の圧力差に基づいて構造変形(例えば曲げ変形、せん断変形、伸び変形など)するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有する圧力道管である。
第1のプログラム論理モジュールは、プロセッサベースのシステムが空洞を含む半導体基板を提供するのを可能にするためのものである。第2のプログラム論理モジュールは、プロセッサベースのシステムが空隙を画定する断面を有する圧力道管を製作するのを可能にするためのものである。圧力道管は、空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。第3のプログラム論理モジュールは、プロセッサベースのシステムが圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサを製作するのを可能にするためのものである。トランスデューサは、圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する。
I.導入
[0032]以下の詳細な説明は、本発明の例示的な実施例を図示する添付図面を参照する。しかし、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されず、その代わりに、添付の特許請求の範囲によって規定される。したがって、添付図面に示された実施例以外の実施例、例えば図示する実施例の修正された変形例は、それにもかかわらず本発明によって包含され得る。
II.例示的な実施例
[0034]本明細書で説明する例示的な実施例は、変形可能な圧力道管を含む圧力センサを使用して、圧力センサ技術(例えば容量ベースの圧力センサ技術)を実行することができる。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する物体である。変形可能な圧力道管は、圧力道管の少なくとも一部分が懸架された空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造的変形(例えば曲げ変形、せん断変形、伸び変形など)するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有する圧力道管である。
力センサと比較して、パッケージ応力が圧力センサに入る確率が比較的低くなり得る。例えば、上記の距離のうちの任意の1つまたは複数のものは、周囲の長方形のより小さい辺の長さの1/3以下であってもよく、その長方形は、圧力道管の少なくとも一部分が中に懸架される空洞を囲む(圧力センサが製作されるウェハの平面内の)最小面積を有する長方形である。説明される圧力センサは、温度変化に反応しなくてもよい。説明される圧力センサは、従来の圧力センサと比較して、比較的高いSN比(SNR)によって特徴付けられてもよい。
)ように選ばれてもよい。トレンチ104の深さDは、10〜50μmの範囲内にあってもよい。トレンチ104の底部108の幅W2は、2〜3μmの範囲内にあってもよい。上記の例示的な幅および深さの測定値は、例示のために提供され、限定を意図されない。任意の好適な幅および深さの値が使用されてもよいことが認識されるであろう。
れた距離未満である最大幅を有するよう形成されてもよい。例えば、空隙は、2μm未満、1μm未満、0.3μm未満、または任意の別の好適な距離未満である最大幅を有するよう形成されてもよい。
よい。
1のセットにおけるコンデンサ極板511a〜511jは、たとえ第2のセットにおけるコンデンサ極板512a〜512jもコンデンサ極板509a〜509kと交互配置されていても、第3のセットにおけるコンデンサ極板509a〜509kと交互配置されているとみなされることに留意されたい。同様に、第2のセットにおけるコンデンサ極板512a〜512jは、たとえ第1のセットにおけるコンデンサ極板511a〜511jもコンデンサ極板509a〜509kと交互配置されていても、第3のセットにおけるコンデンサ極板509a〜509kと交互配置されているとみなされる。
微分容量測定値を提供するために使用されてもよい。この例によれば、組合せは、圧力差の尺度を取得するための合計であってもよく、組合せは、加速度の尺度を取得するための減算であってもよい。トレース516a〜516cの経路選択を変化させることは、差または合計が前述の圧力差の尺度または加速度の尺度を取得するために使用されるかどうかを変えることが認識されるであろう。微分容量測定値が、主に図10に関して、さらに詳細に下記で論じられる。
トランスデューサ503または圧力道管520の幾何形状は、その中の誘電体の形状、その中の誘電体の厚さなど、またはその任意の組合せを含み得る。例えば、圧力道管520の幾何形状は、圧力道管520が中に形成されるトレンチの最大幅、圧力道管520が中に形成されるトレンチの深さ、圧力道管520が形成される誘電体によって形成される空隙の最大幅、圧力道管520が形成される誘電体によって形成される空隙の深さなど、またはその組合せを含み得る。
/3以下であってもよい。別の態様では、場所507と場所528との間の距離は、長さBの1/3以下であってもよい。さらに別の態様では、場所528と場所529との間の距離は、長さBの1/3以下であってもよい。
トランスデューサ703aおよび703bのそれぞれは、例示のために、2つの同心半円部分を含むよう示されるが、限定を意図するものではない。半円部分のそれぞれは、半円形状を有する。トランスデューサ703aおよび703bのそれぞれは、任意の好適な数の半円部分(例えば1つ、2つ、3つ、4つなど)を含んでもよいことが認識されるであろう。その上、トランスデューサ703aおよび703bのそれぞれは、1つまたは複数の半円部分以外の形状を有してもよい。
要素802aは、「V」形状を有する。圧力道管820内の道管圧力が空洞886内の空洞圧力よりも大きくなると、圧力道管は、変形して正のY方向に拡張する。正のY方向への圧力道管820の拡張は、力を接続点829aにおいて介在構造要素802aに作用させる。接続点829aでの力の作用は、矢印831によって表すように、介在構造要素802aを圧縮させる(例えば折り重なる)。介在構造要素802aの圧縮は、力を接続点829bにおいてトランスデューサ803に対して負のX方向に作用させる。
したがって、トランスデューサ803は、圧力道管820の変形とともに直接移動する。
第1および第4の圧力道管1020aおよび1020dにおいて、ならびに第2および第3の空洞1086bおよび1086cにおいては(第2および第3の圧力道管1020bおよび1020cの外側を除く)、第2の圧力P2であるように示される。したがって、第1の感知要素1088aと第4の感知要素1088dとは、同様の構成を有する。第2の感知要素1088bと第3の感知要素1088cとは、同様の構成を有する。
より多い金属が単位面積当たりに堆積させられる場合)、第1、第2、第3、および第4の感知要素1088a〜1088dの前述の構成は、そのような傾斜を補償する。同様に、傾斜がY方向に存在する場合(例えば、エッチングが、比較的大きいX値を有する領域と比較して比較的小さいX値を有する領域においてより大きい場合)、前述の構成は、そのような傾斜を補償する。
094gがそれぞれの道管圧力出入口を構成することが認識されるであろう。
、その結果物は概ね共形であり得る。シーム1116aは、さらなる多結晶シリコン層が堆積される場合、側壁酸化物1121aおよび1121bの成長中に、必ずしも完全に溶解するまたは閉鎖さえする必要があるというわけではないことが認識されるであろう。多結晶シリコン1130は、間隙を埋めることおよびシーム1116aおよび1116bを溶解することの両方を行ってもよい。
が、圧力道管は、多くの酸化物を含むので、(図11jにおいて圧力道管1173に関して示すように)酸化物の相当量が残存する。したがって、フォトレジストを圧力道管1200の第1の部分1278a上に設置し、フォトレジストを圧力道管1200の第2の部分1278b上に設置しないことによって、第2の部分1278bの最上部は、エッチング除去されて、第2の部分1278bに開口部1294を残し得る。同様に、エッチングステップは、圧力道管1200周りのウェハをエッチングし得ることが認識されるであろう。開口部1294は、図10に示される開口部1094a〜1094gのうちの任意の1つまたは複数のものの例示的実装である。開口部1294は、圧力道管出入口と呼ばれてもよい。
圧力道管は、空洞内の空洞圧力と圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分が、空洞内に懸架される。例示的実装では、道管論理1404が圧力道管を製作する。
てもよい。さらにまた、製作システム1400は、空洞論理1402、道管論理1404、および/またはトランスデューサ論理1406に加えて、または、その代わりに論理を含んでもよい。
ついての利益を有する関連技術の当業者に明らかであるような修正例が想定される。
III.実例的な計算システム実装
[0126]製作システム1400、測定システム1600、フローチャート1300および1500を含むがこれらに限定されない、本明細書で説明する例示的な実施例、システム、構成要素、下位構成要素、デバイス、方法、フローチャート、ステップなどは、ハードウェア(例えばハードウェア論理/回路部品)、もしくはハードウェアとソフトウェア(1つまたは複数のプロセッサもしくは処理デバイスにおいて実行されるように構成されたコンピュータプログラムコード)との任意の組合せ、および/またはファームウェアに実装されてもよい。システム、方法/プロセス、および/または装置を含む本明細書で説明する実施例は、周知の計算デバイス、例えば図17に示すコンピュータ1700を使用して実装されてもよい。例えば、製作システム1400、測定システム1600、フローチャート1300のステップのそれぞれ、およびフローチャート1500のステップのそれぞれは、1つまたは複数のコンピュータ1700を使用して実装されてもよい。
IV.おわりに
[0137]様々な実施例が上記されたが、それらは単に例として示され、限定ではないことを理解されたい。関連技術における当業者には、形式および詳細における様々な変化が、実施例の趣旨および範囲から逸脱することなくその中でなされてもよいことが明らかであろう。したがって、実施例の広がりおよび範囲が、上記の例示的実施例のうちの任意のものによって限定されてはならず、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ規定されなければならない。
Claims (27)
- 圧力センサであって、該圧力センサは、
第1の空洞を含む半導体基板と、
トレンチ内に形成された誘電体ライニングから作成された圧力道管であって、空隙を画定する断面を有し、前記第1の空洞内の空洞圧力と前記圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有し、前記圧力道管の少なくとも第1の部分が前記第1の空洞内に懸架される、圧力道管と、
前記圧力道管の第1の部分に結合された第1のトランスデューサであって、前記圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する、第1のトランスデューサと、
を備える圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、前記第1のトランスデューサが、
前記圧力道管の構造変形とともに変化する第1の容量を提供するように構成された変形可能な容量構造を備えることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項2に記載の圧力センサにおいて、前記変形可能な容量構造が、
複数の交互配置されたコンデンサ極板を備えることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項2に記載の圧力センサにおいて、前記変形可能な容量構造が、
第2セットのコンデンサ極板と交互配置された第1のセットのコンデンサ極板を備え、
前記第1のセットのコンデンサ極板が、前記第1の容量を変化させるために、前記圧力道管の構造変形に基づいて前記第2のセットのコンデンサ極板に対して移動するように構成されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項4に記載の圧力センサにおいて、
前記変形可能な容量構造が、前記圧力道管の構造変形とともに変化する第2の容量を提供するようさらに構成され、
前記変形可能な容量構造が、第4のセットのコンデンサ極板と交互配置された第3のセットのコンデンサ極板をさらに備え、
前記第3のセットのコンデンサ極板が、前記第2の容量を変化させるために、前記圧力道管の構造変形に基づいて前記第4のセットのコンデンサ極板に対して移動するように構成され、
前記第1の容量の変化が、前記第2の容量の変化と反対であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記第1のトランスデューサは圧電素子を備え、
前記圧電素子は、前記圧力道管の構造変形の結果として該圧電素子に作用する力に基づいて電荷を生成するように構成されたことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記第1のトランスデューサは、圧電素子を備え、
前記圧電素子は、前記圧力道管の変形の結果として該圧電素子に作用する力に基づいて変化する抵抗を有することを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の第2の部分が、前記第1の空洞の外側にあり、
前記第2の部分の少なくとも一部分が、前記圧力道管内の第1の環境を前記圧力道管の外側の第2の環境に曝露する道管圧力出入口を提供するために除去されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の第2の部分が、前記第1の空洞の外側にあり、
前記半導体基板が、前記第1の空洞の外側にある第2の空洞を含み、
前記圧力道管の第2の部分の少なくとも一部分が、前記第2の空洞内に含まれ、
前記第2の部分の一部分が、前記圧力道管内の第1の環境を前記第2の空洞内の第2の環境に曝露する開口部を有することを特徴とする圧力センサ。 - 請求項9に記載の圧力センサにおいて、
蓋をさらに備え、該蓋は、
前記第1の環境および前記第2の環境を前記圧力センサの外側にある第3の環境に曝露する道管圧力出入口を提供するための孔を含むことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
周囲の長方形が、前記圧力センサが製作されるウェハの平面内の前記第1の空洞を囲む、最小面積を有する長方形として画定され、
前記周囲の長方形が、第1の平行辺と、前記第1の平行辺に垂直な第2の平行辺と、を有し、それぞれの第1の平行辺が、第1の長さを有し、それぞれの第2の平行辺が、前記第1の長さ以下である第2の長さを有し、
前記圧力道管が前記基板に結合する第1の点と、前記第1のトランスデューサが前記基板に結合する第2の点との間の距離が、前記第2の長さの1/3以下であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
周囲の長方形が、前記圧力センサが製作されるウェハの平面内の前記第1の空洞を囲む、最小面積を有する長方形として画定され、
前記周囲の長方形が、第1の平行辺と、前記第1の平行辺に垂直である第2の平行辺とを有し、それぞれの第1の平行辺が、第1の長さを有し、それぞれの第2の平行辺が、前記第1の長さ以下である第2の長さを有し、
前記圧力道管が前記基板に結合する第1の点と、前記圧力道管が前記第1のトランスデューサに結合する第2の点との間の距離が、前記第2の長さの1/3以下であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
周囲の長方形が、前記圧力センサが製作されるウェハの平面内の前記第1の空洞を囲む、最小面積を有する長方形として画定され、
前記周囲の長方形が、第1の平行辺と、前記第1の平行辺に垂直である第2の平行辺とを有し、それぞれの第1の平行辺が、第1の長さを有し、それぞれの第2の平行辺が、前記第1の長さ以下である第2の長さを有し、
前記第1のトランスデューサが前記圧力道管に結合する第1の点と、前記第1のトランスデューサが前記基板に結合する第2の点との間の距離が、前記第2の長さの1/3以下であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記空隙の最大幅が、2ミクロン以下であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも1つの曲線部分が、蛇行形状を有する少なくとも1つの蛇行部分を含むことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも1つの曲線部分が、螺旋形状を有する少なくとも1つの螺旋部分を含むことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも1つの曲線部分が、半円形状を有する少なくとも1つの半円部分を含むことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも1つの曲線部分が、複数の同心半円部分を含み、それぞれの半円部分が、半円形状を有することを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
第1の接続点で前記圧力道管に結合され、第2の接続点で前記第1のトランスデューサに結合されたコネクタをさらに備え、
前記第1の接続点が、前記圧力道管の変形から生じる第1の動作を有し、
前記コネクタが、前記第2の接続点に第2の動作をさせるように構成され、前記第2の動作が、前記第1の動作の増幅された変形であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
第1の接続点で前記圧力道管に結合され、第2の接続点で前記第1のトランスデューサに結合されたコネクタをさらに備え、
前記第1の接続点が、前記圧力道管の変形から生じる第1の動作を有し、
前記コネクタが、前記第2の接続点に第2の動作をさせるように構成され、前記第2の動作が、前記第1の動作の減衰された変形であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管と前記第1のトランスデューサとの間に結合されたコネクタをさらに備え、前記コネクタは、異方剛性を有することを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
第2の空隙を画定する断面を有する第2の圧力道管であって、前記半導体基板内に含まれる第2の空洞内の空洞圧力と前記第2の圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有し、前記第2の圧力道管の少なくとも第1の部分が前記第2の空洞内に懸架される、第2の圧力道管と、 前記第2の圧力道管の第1の部分に結合された第2のトランスデューサであって、前記第2の圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する、第2のトランスデューサと、をさらに備え、
前記第1のトランスデューサが、前記圧力道管の加速度または前記第1の空洞内の空洞圧力と前記第1の圧力道管内の道管圧力との間の前記圧力差のうちの少なくとも1つから生じる前記第1のトランスデューサの属性の変化に基づいて、第1の信号を提供するように構成され、
前記第2のトランスデューサが、前記圧力道管の加速度または前記第2の空洞内の空洞圧力と前記第2の圧力道管内の道管圧力との間の圧力差のうちの少なくとも1つから生じる前記第2のトランスデューサの属性の変化に基づいて、第2信号を提供するように構成されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項22に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力センサが、前記第1の信号と前記第2の信号との間の差が、前記圧力センサの加速度の尺度を提供し、前記第1の信号と前記第2の信号との合計が、圧力差の尺度を提供するように構成されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項22に記載の圧力センサにおいて、
圧力センサが、前記第1の信号と前記第2の信号との合計が、前記圧力センサの加速度の尺度を提供し、前記第1の信号と前記第2の信号との間の差が、圧力差の尺度を提供するように構成されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項22に記載の圧力センサにおいて、
前記第1の空洞と前記第2の空洞が、同じであることを特徴とする圧力センサ。 - 空洞を含む半導体基板を提供するステップと、
トレンチ内に形成された誘電体ライニングから圧力道管を製作するステップであって、前記圧力道管が、空隙を画定する断面を有し、前記圧力道管が、前記空洞内の空洞圧力と前記圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有し、前記圧力道管の少なくとも一部分が前記空洞内に懸架される、ステップと、
前記圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサを製作するステップであって、前記トランスデューサが、前記圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する、ステップと、
を備える方法。 - 圧力センサの半導体基板内に含まれる空洞内に空洞圧力を受け取るステップと、
トレンチ内に形成された誘電体ライニングから作成された前記圧力センサの圧力道管内に道管圧力を受け取るステップであって、前記圧力道管が、空隙を画定する断面を有し、前記空洞圧力と前記道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも1つの曲線部分を有し、前記圧力道管の少なくとも一部分が、前記空洞内に懸架される、ステップと、
前記圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサの属性を測定するステップであって、前記属性が、前記圧力道管の構造変形とともに変化する、ステップと、
を備える方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/474,059 US9541462B2 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Pressure sensor including deformable pressure vessel(s) |
US14/474,059 | 2014-08-29 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017511858A Division JP6387184B2 (ja) | 2014-08-29 | 2015-08-27 | 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019007966A JP2019007966A (ja) | 2019-01-17 |
JP6549769B2 true JP6549769B2 (ja) | 2019-07-24 |
Family
ID=55400589
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017511858A Active JP6387184B2 (ja) | 2014-08-29 | 2015-08-27 | 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ |
JP2018151047A Active JP6549769B2 (ja) | 2014-08-29 | 2018-08-10 | 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017511858A Active JP6387184B2 (ja) | 2014-08-29 | 2015-08-27 | 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9541462B2 (ja) |
EP (1) | EP3186610B1 (ja) |
JP (2) | JP6387184B2 (ja) |
KR (2) | KR102381840B1 (ja) |
CN (2) | CN117191250A (ja) |
TW (2) | TWI579547B (ja) |
WO (1) | WO2016033349A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9541462B2 (en) * | 2014-08-29 | 2017-01-10 | Kionix, Inc. | Pressure sensor including deformable pressure vessel(s) |
US10349839B2 (en) * | 2015-02-27 | 2019-07-16 | Biotronik Se & Co. | Implantable pressure sensor device |
TWI675324B (zh) | 2016-09-09 | 2019-10-21 | 原相科技股份有限公司 | 利用電容式感測的壓力感測電路及其電容電壓轉換器 |
CN107843363B (zh) * | 2016-09-20 | 2020-04-10 | 原相科技股份有限公司 | 利用电容式感测的压力感测电路及其电容电压转换器 |
US10167191B2 (en) * | 2017-04-04 | 2019-01-01 | Kionix, Inc. | Method for manufacturing a micro electro-mechanical system |
US10793427B2 (en) | 2017-04-04 | 2020-10-06 | Kionix, Inc. | Eutectic bonding with AlGe |
US10053360B1 (en) | 2017-08-11 | 2018-08-21 | Kionix, Inc. | Pseudo SOI process |
EP3762688A4 (en) * | 2018-03-06 | 2021-12-08 | Ezmems Ltd. | DIRECT IMPLEMENTATION OF SENSORS IN TUBES |
US11313877B2 (en) | 2018-06-19 | 2022-04-26 | Kionix, Inc. | Near-zero power wakeup electro-mechanical system |
US11435257B2 (en) * | 2018-07-27 | 2022-09-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | System and method for monitoring vacuum valve closing condition in vacuum processing system |
Family Cites Families (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4870688U (ja) * | 1971-12-10 | 1973-09-06 | ||
JPS4919845A (ja) * | 1972-05-16 | 1974-02-21 | ||
JPS51106474A (ja) * | 1975-03-15 | 1976-09-21 | Toshiharu Mizuno | Sokuteiryutainoeikyookenai saatsukenshutsuhoho |
JPS57122332A (en) * | 1980-09-27 | 1982-07-30 | Tadano Tekkosho:Kk | Pressure sensor |
JPH02126103A (ja) * | 1988-11-07 | 1990-05-15 | Hitachi Ltd | 容量型ひずみゲージ |
US5230250A (en) * | 1991-09-03 | 1993-07-27 | Delatorre Leroy C | Capacitor and pressure transducer |
JPH0745073U (ja) * | 1992-09-17 | 1995-12-19 | 添 財 黄 | 圧力計 |
DE4241045C1 (de) | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
US5645684A (en) * | 1994-03-07 | 1997-07-08 | The Regents Of The University Of California | Multilayer high vertical aspect ratio thin film structures |
NO179651C (no) | 1994-03-07 | 1996-11-20 | Sinvent As | Trykkmåler |
EP0776467B1 (de) * | 1994-08-16 | 2000-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Kraft- oder dehnungssensor |
US6093330A (en) | 1997-06-02 | 2000-07-25 | Cornell Research Foundation, Inc. | Microfabrication process for enclosed microstructures |
JP2002510139A (ja) | 1998-01-15 | 2002-04-02 | コーネル・リサーチ・ファンデーション・インコーポレイテッド | ミクロ加工デバイスのトレンチアイソレーション |
US6470754B1 (en) | 1998-08-19 | 2002-10-29 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Sealed capacitive pressure sensors |
US6295875B1 (en) * | 1999-05-14 | 2001-10-02 | Rosemount Inc. | Process pressure measurement devices with improved error compensation |
US6328647B1 (en) * | 2000-04-06 | 2001-12-11 | Jon E. Traudt | Pressure differential detecting system, and method of use |
US7140257B2 (en) * | 2002-12-10 | 2006-11-28 | Ashcroft Inc. | Wireless transmitting pressure measurement device |
JP4367165B2 (ja) * | 2004-02-13 | 2009-11-18 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの検査方法 |
US7114397B2 (en) | 2004-03-12 | 2006-10-03 | General Electric Company | Microelectromechanical system pressure sensor and method for making and using |
WO2005121735A2 (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-22 | California Institute Of Technology | Implantable mechanical pressure sensor and method of manufacturing the same |
US7334484B2 (en) * | 2005-05-27 | 2008-02-26 | Rosemount Inc. | Line pressure measurement using differential pressure sensor |
WO2007061756A2 (en) | 2005-11-22 | 2007-05-31 | Kionix, Inc. | A tri-axis accelerometer |
US20070170528A1 (en) | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Aaron Partridge | Wafer encapsulated microelectromechanical structure and method of manufacturing same |
NO324582B1 (no) * | 2006-02-03 | 2007-11-26 | Roxar As | Anordning for differensialtrykkmaling |
KR100862573B1 (ko) * | 2006-05-15 | 2008-10-09 | 주식회사 메타켐 | 부르동 압력게이지의 센싱 장치 |
US7888159B2 (en) | 2006-10-26 | 2011-02-15 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor having curved micro-mirrors over the sensing photodiode and method for fabricating |
KR100853788B1 (ko) | 2006-11-27 | 2008-08-25 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서에서의 층 두께 측정 방법 및 이를 위한 이미지센서의 두께 측정 패턴 |
US7954383B2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-06-07 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for pressure measurement using fill tube |
US8528397B2 (en) | 2010-08-18 | 2013-09-10 | International Business Machines Corporation | Hermeticity sensor and related method |
US8664731B2 (en) | 2011-02-14 | 2014-03-04 | Kionix, Inc. | Strengthened micro-electromechanical system devices and methods of making thereof |
TWI436316B (zh) | 2011-07-01 | 2014-05-01 | E Ink Holdings Inc | 分段顯示裝置 |
US20130152694A1 (en) | 2011-11-01 | 2013-06-20 | Ilkka Urvas | Sensor with vacuum cavity and method of fabrication |
JP2013156066A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Wacom Co Ltd | 静電容量方式圧力センシング半導体デバイス |
DE102012103856B4 (de) * | 2012-02-16 | 2016-09-29 | Peter Seitz | Textiler Drucksensor |
US9200973B2 (en) * | 2012-06-28 | 2015-12-01 | Intel Corporation | Semiconductor package with air pressure sensor |
US9347846B2 (en) * | 2014-03-25 | 2016-05-24 | Kionix, Inc. | Capacitance-based pressure sensor including pressure vessel(s) |
US9316553B2 (en) * | 2014-03-26 | 2016-04-19 | Rosemount Inc. | Span line pressure effect compensation for diaphragm pressure sensor |
US9541462B2 (en) * | 2014-08-29 | 2017-01-10 | Kionix, Inc. | Pressure sensor including deformable pressure vessel(s) |
-
2014
- 2014-08-29 US US14/474,059 patent/US9541462B2/en active Active
-
2015
- 2015-08-19 TW TW104127033A patent/TWI579547B/zh active
- 2015-08-19 TW TW106105567A patent/TWI652460B/zh active
- 2015-08-27 CN CN202311096270.2A patent/CN117191250A/zh active Pending
- 2015-08-27 EP EP15836993.4A patent/EP3186610B1/en active Active
- 2015-08-27 KR KR1020217041196A patent/KR102381840B1/ko active IP Right Grant
- 2015-08-27 KR KR1020177008407A patent/KR102341344B1/ko active IP Right Grant
- 2015-08-27 WO PCT/US2015/047238 patent/WO2016033349A1/en active Application Filing
- 2015-08-27 JP JP2017511858A patent/JP6387184B2/ja active Active
- 2015-08-27 CN CN201580057455.XA patent/CN107148562A/zh active Pending
-
2016
- 2016-12-07 US US15/371,913 patent/US10393605B2/en active Active
-
2018
- 2018-08-10 JP JP2018151047A patent/JP6549769B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160061679A1 (en) | 2016-03-03 |
CN107148562A (zh) | 2017-09-08 |
WO2016033349A1 (en) | 2016-03-03 |
KR20170092526A (ko) | 2017-08-11 |
EP3186610B1 (en) | 2020-06-17 |
TW201730537A (zh) | 2017-09-01 |
EP3186610A4 (en) | 2018-05-09 |
TWI652460B (zh) | 2019-03-01 |
JP2017537302A (ja) | 2017-12-14 |
KR102381840B1 (ko) | 2022-04-29 |
US20170089785A1 (en) | 2017-03-30 |
JP6387184B2 (ja) | 2018-09-05 |
EP3186610A1 (en) | 2017-07-05 |
TWI579547B (zh) | 2017-04-21 |
US9541462B2 (en) | 2017-01-10 |
JP2019007966A (ja) | 2019-01-17 |
US10393605B2 (en) | 2019-08-27 |
KR102341344B1 (ko) | 2022-02-11 |
CN117191250A (zh) | 2023-12-08 |
TW201621289A (zh) | 2016-06-16 |
KR20210155829A (ko) | 2021-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6549769B2 (ja) | 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ | |
US9938133B2 (en) | System and method for a comb-drive MEMS device | |
JP4768205B2 (ja) | マイクロマシン化された絶対圧センサ | |
US8921952B2 (en) | Microelectromechanical system devices having crack resistant membrane structures and methods for the fabrication thereof | |
JP2015180521A (ja) | 単結晶シリコン電極を備えた容量性微小電気機械式センサー | |
JP2011022137A (ja) | Mems装置及びその製造方法 | |
US10689251B2 (en) | MEMS device including a capacitive pressure sensor and manufacturing process thereof | |
JP4918140B2 (ja) | 半導体圧力センサ | |
US9926187B2 (en) | Microelectromechanical system devices having crack resistant membrane structures and methods for the fabrication thereof | |
US9347846B2 (en) | Capacitance-based pressure sensor including pressure vessel(s) | |
US20230061430A1 (en) | Method for manufacturing an integrated system including a capacitive pressure sensor and an inertial sensor, and integrated system | |
US11993510B2 (en) | Composite spring structure to reinforce mechanical robustness of a MEMS device | |
US11981560B2 (en) | Stress-isolated MEMS device comprising substrate having cavity and method of manufacture | |
JP2016061672A (ja) | シリコンデバイスの製造方法 | |
JP2010145162A (ja) | 静電容量型ジャイロセンサ及び加速度センサのレイアウト |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190610 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190627 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6549769 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |