TW201524891A - 壓力感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種壓力感測器，其包括第一基板(1)及附接至該第一基板(1)之蓋帽(4)。蓋帽(4)包括處理電路(241)、腔室(41)及將腔室(41)與通往壓力感測器外部之孔口分離之可變形膜(42)。感測構件係提供用於將可變形膜(42)對孔口處壓力之回應轉化為可由處理電路(241)處理之信號。將蓋帽(4)附接至第一基板(1)，使得可變形膜(42)面對第一基板(1)及使得在可變形膜(42)與第一基板(1)之間提供間隙(6)，間隙(6)促成該孔口。第一基板(1)包括蓋帽(4)所附接的支撐部分(7)、用於使該壓力感測器電連接至外部裝置之接觸部分(8)、及一或多個用於使支撐部分(7)自接觸部分(8)懸吊下來之懸吊元件(9)。

Description

壓力感測器
本發明係關於一種壓力感測器及一種製造壓力感測器之方法。
已知壓力感測器及製造壓力感測器之方法。於(例如)美國專利案第US 7,704,774 B2號中，描述一種壓力感測器，其係藉由將兩塊基板接合來製得，該第一基板包含CMOS電路及該第二基板為SOI基板。在該第一基板之頂部材料層中形成腔室，該腔室係由該第二基板之矽層覆蓋。自該矽層移去第二晶圓之部分或所有基板以形成膜。或者，其進一步描述可在該第二基板中形成腔室。第二基板係電連接至該第一基板上之電路。已知之設計容許利用標準CMOS製程以整合電路於該第一基板上。
於壓力感測器中，該膜可對壓力敏感。在將壓力感測器安裝至載體並電連接至其之情況下，可誘發機械應力且經焊料球傳送至第一基板及特定言之傳送至壓力感測器之對壓力敏感結構(諸如該膜)。
因此，根據本發明之第一態樣，提供一種壓力感測器，特定言之絕對壓力感測器，其中可變形膜提供就絕對壓力感測器而言具有基本上恆定壓力之腔室與通往感測器外部之孔口之間之分離。在蓋帽中形成腔室，該蓋帽係附接至第一基板，使得可變形膜面對該第一基板及使得在該可變形膜與該第一基板之間提供間隙。該蓋帽進一步包含 處理電路。該可變形膜之變形係藉由適宜感測構件轉化為提供至該蓋帽中之處理電路並藉由其處理之信號。
該第一基板包含蓋帽所附接的支撐部分。該第一基板之接觸部分係提供用於使該壓力感測器電連接至外界。該支撐部分係藉由一或多個懸吊元件自該接觸部分懸吊下來。
於該配置中，作為對應力敏感元件之可變形膜本質上係自可由外部載體經由其誘發應力的第一基板之接觸部分機械去耦合，或在將壓力感測器安裝至外部載體期間，考慮到該接觸部分較佳為使得壓力感測器經由其電及機械連接至(例如)外部載體(其可為外部裝置之一個實例)之唯一部分。不僅是可變形膜不再附接至第一基板，而代之係整合至蓋帽中。除此之外，第一基板部分(即，支撐部分)早已自該接觸部分機械去耦合。另一方面，蓋帽係附接且較佳係僅附接至第一基板之支撐部分而並非是附接至接觸部分，使得該膜不與第一基板之接觸部分直接機械連接。因此，明顯地減少經由第一基板之接觸部分所誘發之對膜應力之任何傳播。
蓋帽係經配置，使得可變形膜面對第一基板，且較佳面對第一基板之前側。在可變形膜與第一基板之該前側之間提供蓋帽以容許該膜於與蓋帽之平面正交之方向偏轉。於該配置中，可變形膜係經保護，考慮到其不直接面對感測器之環境。
於一個較佳實施例中，蓋帽至少部分地係由第二基板製成。較佳地，第二基板為半導體基板，諸如矽基板。因此，第二基板可例如包含由矽製成之塊狀材料及堆疊於塊狀材料上之各種不同層，諸如金屬層、絕緣層及鈍化層中之一或多者。處理電路較佳係整合於第二基板中。及腔室較佳僅在第二基板之層堆疊中形成但不達到塊狀材料中。
於一個較佳實施例中，可變形膜係自附接至第二基板之頂層之 第三基板建構。第三基板可(例如)為SOI(絕緣體上覆矽(silicon-on-insulator))基板，其中具體言之，可變形膜可自SOI基板之矽層建構，而SOI基板之絕緣層及塊狀材料係在處理期間被移去。
於第一基板中，該接觸部分及支撐部分較佳以製作一或多個溝槽垂直穿過該第一基板方式建構。藉由製造該一或多個溝槽，該第一基板之一或多個小部分保持使支撐部分與接觸部分機械連接。該/該等小部分充作用於使支撐部分自接觸部分懸吊下來之懸吊元件。較佳地，該一或多個溝槽係垂直地配置在第一基板中，即，與第一基板之平面延伸正交。該(等)懸吊元件可包含固持支撐部分之脊(例如，四個脊)。較佳地，各懸吊元件連同支撐部分及接觸部分一體地形成，考慮到一個較佳實施例中，支撐部分、接觸部分及一或多個懸吊元件自第一基板建構。於一個較佳實施例中，懸吊元件不代表接觸部分與支撐部分之間之最短路徑但具有容許支撐部分相對於接觸部分偏轉或旋轉之一或多種情況，例如，在第一基板之平面之至少一個方向偏轉之形狀。依此方式，可減弱透過蓋帽施加至支撐部分之平移及/或旋轉力而不會損壞懸吊元件。該等懸吊元件可包含用於此目的之彈簧部分。
該一或多個懸吊元件較佳充作用於減小以其他方式遷移至蓋帽之應力的具減低剛度之元件。該一或多個溝槽在較大程度上使蓋帽自第一基板之接觸部分去耦合且較佳係環繞除該一或多個懸吊元件以外之接觸部分。概言之，對應力敏感之可變形膜係自第一基板之接觸部分機械去耦合，該接觸部分在安裝至載體時為接受應力之元件。
於一個實施例中感測構件可包含自身充作第一電極且因此包含導電材料之可變形膜。另一方面，第二電極可接近腔室或於腔室中配置在固定位置使得該電極配置可容許感測第二基板與可偏轉膜之間之電容，該電容係隨該等電極之間之距離改變。例如，在將諸如氣體之 介質以限定壓力施加至腔室且誘發該膜偏轉之情況中，介於該等電極之間之距離會改變並導致電容改變。於一個實施例中，第二電極可為金屬層，或於另一個實施例中，可為多晶矽層。
於一個較佳實施例中，該等電極係電連接至整合在第二基板中之處理電路。
為使蓋帽電連接至第一基板，可在蓋帽與第一基板之間提供電連接，例如，係呈焊料凸塊或球之形式、或同時亦可充作用於在第一基板與可變形膜之間提供間隙之間隔元件之其他導電元件。為了與第二基板中之導電層連接，可提供接觸窗至第二基板中及若適宜則可貫穿第三基板。另一方面，該等間隔元件可連接至第一基板上之接觸墊，該等接觸墊可為自第一基板揭示之導電層的區域。
根據本發明之另一個態樣，該態樣獨立於與壓力感測器有關之實施例，提供一種感測器，其包括第一基板、附接至第一基板之蓋帽(其中該蓋帽包括處理電路)及用於將意欲感測之量度轉化為可藉由該處理電路處理之信號之敏感元件。
該第一基板包括蓋帽所附接的支撐部分、用於使該感測器電連接至外部裝置之接觸部分、及一或多個用於使支撐部分自接觸部分懸吊下來之懸吊元件。
於一個較佳實施例中，該蓋帽係附接至第一基板使得敏感元件面對第一基板及使得在敏感元件與第一基板之間提供蓋帽。
根據本發明之另一個態樣，提供一種製造壓力感測器之方法。提供第一基板，亦提供第二基板及第三基板。於第二基板中，整合處理電路及例如藉由蝕刻製造腔室。於另一個實施例中，該第二基板可預製為具有處理電路及/或腔室。於下文中，將第三基板安裝至第二基板藉此覆蓋第二基板中之腔室以建構用於感測施加至其之壓力之可變形膜。
於下文中，將第二基板及第三基板之總成以可變形膜面對第一基板地安裝至第一基板之支撐部分。可提供間隔元件用於將可變形膜安裝在遠離第一基板之表面以在該可變形膜與第一基板之間提供間隙。
於環繞用於使壓力感測器電連接至外部裝置之接觸部分的第一基板中製造一或多個溝槽。由於製造該一或多個溝槽的結果，支撐部分借助於懸吊元件自接觸部分懸吊下來。
可以不同方式來製造一或多個溝槽：第一基板較佳在附接至該第二及第三基板之總成之前藉由在其中自例如第一基板之前側蝕刻渠溝進行預處理。假設第一基板足夠薄且施用容許在第一基板中蝕刻渠溝之蝕刻製程則可達成貫穿第一基板。
於一個替代實施例中，該等渠溝可不製造為達成貫穿第一基板之整個塊狀材料足夠之深度。因此，可能需要另一處理步驟以自第一基板之背側(亦即，與面對可變形膜之前側相對)敞開渠溝。於該配置中，較佳在組裝第一基板與第二及第三基板之總成之前製造該等渠溝而在已使該總成附接至該第一基板之後自第一基板之背側敞開該等渠溝。
於一個較佳實施例中，第一基板之塊狀材料先全跨第一基板地薄化以可以一次蝕刻貫穿整個第一基板，或以利於自背側敞開先前所蝕刻之渠溝。
於第一基板中，可建構導電通孔以使蓋帽及特定言之其處理電路電連接至第一基板背側之電接觸。可較佳在已將第二基板及第三基板之總成安裝至第一基板之後且若需要則在第一基板中敞開渠溝之前於第一基板中建構該等通孔。於本發明之一個較佳變型中，利用TSV(矽穿孔)製程來製作該一或多個通孔。於例如蝕刻孔以在第一基板中獲得通孔之前，可減小第一基板之厚度，例如，減小降至150 μm(微米)或更小，使其更適於TSV或類似製程。在減小第一基板之厚度時，第二基板可保護可變形膜及其他敏感結構。
在第二基板包含諸如矽之塊狀材料及堆疊於塊狀材料上之層之情況中，腔室較佳僅延伸至一或多個該等層中但不延伸至塊狀材料中。
於一個較佳步驟中，第三基板包括SOI(絕緣體上覆矽)基板。該第三基板較佳係附接至第二基板之頂層。接著，較佳移去SOI基板之塊狀材料及其絕緣層，因而留下矽層作為跨越第二基板中之腔室之可變形膜。
較佳地，在上一施加第三基板至第二基板之步驟之後的步驟中，蝕刻一或多個接觸窗貫穿於可變形膜區域外部之第三基板，且較佳係蝕刻至該第二基板之至少一些層中以在其中獲得導電層。該等導電層繼而在一方面可連接至電極，及在另一方面可連接至處理電路。該等接觸窗較佳係在下一步驟金屬化。
壓力感測器堆疊之總高度較佳可在350至500微米之間。
較佳藉由CMOS製程遵循所熟知的步驟在第二基板中製造處理電路。
於一個極佳實施例中，在晶圓片上執行該方法，即，以相同製造步驟在相同晶圓上製造多個壓力感測器。在一個時間點，例如，於正結束時，藉由切割晶圓堆疊使該等個別壓力感測器彼此分離。在分離步驟之前，提供多個處理電路在其上進行預處理之第二晶圓，及對應於第一及第三基板之第一及第三晶圓。在第二晶圓中製造處理電路及腔室，及將以此方式製得之第二晶圓附接至第三晶圓以處理可變形膜。可接著以可變形膜面對第一晶圓地將該第二及第三晶圓之總成安裝至第一晶圓。可以渠溝達成至或貫穿第一晶圓地預處理該第一晶圓。返回至經組裝之第一、第二及第三晶圓，該第一晶圓可接著繼續 地自其背側例如藉由製造通孔來進行處理。較佳地，假若在第一基板中所製得之該等渠溝並未貫穿第一基板，則在已製得通孔之後但仍在晶圓片上自基板之背側進行渠溝之敞開。於正結束時，該晶圓堆疊可分離為個別壓力感測器晶片。
根據本發明之另一個態樣，該態樣獨立於與壓力感測器之製造有關之實施例，提供一種製造感測器之方法，該方法包括以下步驟：提供第一基板，提供第二基板及將第二基板安裝至第一基板之支撐部分。製造溝槽至環繞接觸部分之第一基板中以使該壓力感測器電連接至外部裝置，因而使得支撐部分可借助於懸吊元件自接觸部分懸吊下來。
於一個較佳實施例中，敏感元件以敏感元件面對第一基板地配置在第二基板。可在敏感元件與第一基板之間提供間隙。
所述實施例類似地關於該感測器及該方法。協同效應可自實施例之不同組合來獲得，然而，其等可能不會予以詳細描述。
雖然方法步驟之順序較佳係如申請專利範圍中所列，但標的方法技術方案亦可在技術上適用之情況下涵蓋不同順序。
其他有利實施例列於附屬技術方案及下文發明說明中。
1‧‧‧第一基板/半導體基板
2‧‧‧第二基板
3‧‧‧第三基板
4‧‧‧蓋帽
5‧‧‧間隔元件
6‧‧‧間隙
7‧‧‧支撐部分
8‧‧‧接觸部分
9‧‧‧懸吊元件
10‧‧‧溝槽
13‧‧‧塊狀材料
14‧‧‧層
15‧‧‧通孔
16‧‧‧電接觸/接觸墊
17‧‧‧氧化物層
18‧‧‧焊料球
21‧‧‧前側
22‧‧‧背側
23‧‧‧塊狀材料
24‧‧‧層
32‧‧‧機械支撐
41‧‧‧腔室
42‧‧‧可變形膜
51‧‧‧間隔元件
52‧‧‧間隔元件
101‧‧‧渠溝
151‧‧‧氧化物
152‧‧‧導電材料
241‧‧‧處理電路
242‧‧‧電路徑
243‧‧‧金屬層/電極
244‧‧‧接觸窗
246‧‧‧頂層
2441‧‧‧導電材料
自以下之本發明詳細描述當可明瞭本發明之實施例、態樣及優點。該描述係參照附圖進行，其中該等圖式顯示：圖1在a)中為根據本發明之一個實例之壓力感測器之示意性剖面圖，在b)中為根據本發明之一個實例之壓力感測器之代表性水平切割，及在c)中為根據本發明之一個實例之壓力感測器之代表性仰視圖；圖2在其圖式a)至d)中為根據本發明之一個實施例之壓力感測器在處理期間之示意性橫截面圖，因而說明根據本發明之一個實施例之 方法之處理步驟；及圖3在其圖式a)至c)中為根據本發明之一個實施例之壓力感測器之第一基板之預處理的示意性橫截面圖。
術語「壓力感測器」如本文所用指示測量相等於或衍生自流體壓力之參數的任何類型之感測器。特定言之，該術語指示相對(即，示差)及絕對壓力感測器，該術語亦涵蓋靜態及動態壓力感測器。該等感測器之應用之典型實例係(例如)在科學測量儀器、量測、海拔測量、錄音、行動或可攜式電腦及電話等中。
圖1a)顯示根據本發明之一個實施例之壓力感測器之示意性剖面圖。如圖所顯示之壓力感測器係以其顯示向上之焊料球18翻轉而壓力感測器將以其焊料球位於載體上地安裝至載體。
該壓力感測器包括第一基板1及用於第一基板1之蓋帽4。
蓋帽4較佳係由第二基板2及第三基板3製成。第二基板2較佳為半導體基板，較佳係矽基板，及具有前側21及背側22。第二基板2包含例如矽之塊狀材料23及位於塊狀材料23上之層24之堆疊。可配置該等層24以用於第二基板2之CMOS處理，及因此亦可表示為CMOS層或材料層。具體言之，層24可包括(例如)複數個SiO2層、金屬層或多晶矽層。塊狀材料23可包含摻雜區於矽中，諸如參考符號241所指示。該等組件可形成主動電路，諸如放大器、A/D轉換器或其他類比及/或數位信號處理單元。層24之堆疊之頂層246可為保護位於其下方之結構之氧化矽及/或氮化矽之介電層。在本實例中，假設統稱為241之處理電路係藉由CMOS處理整合於第二基板2之前側21上。
於蓋帽4中，腔室41係藉由自一或多個層24省略或移去材料，當前為頂層246來形成。腔室41係經可變形膜42封閉。膜42足夠薄使得其隨膜42之頂部與其下方處之壓力間之壓降變形。金屬層243可用作 電極，及因此可配置在腔室41之底部。
膜42較佳係由摻雜導電矽層形成，係配置為在腔室41上方之密封蓋，及可用作另一電極，基於此原因，可變形膜42可包含導電材料。因此，在壓力改變後，膜42偏轉及因而介於兩個電極之間之距離改變，此導致介於這兩個電極之間之電容改變。
於本實例中，可變形膜42自第三基板3建構。如圖1所顯示之第三基板3可為SOI基板之剩餘部分，具體言之，其之於一些製造步驟後之裝置層。第三基板3不僅可促成可變形膜42。第三基板3可包含貫穿亦可達成至一或多個層24中之接觸窗244。
對應之信號可經電路徑242自電極(即，可變形膜42及金屬層243)傳輸至該等信號進行處理的處理電路241。由處理電路241處理之信號可提供至第一基板1。
第一基板1可為(例如)具有前側11及背側12之半導體基板(例如，矽基板)或玻璃基板。半導體基板1包括塊狀材料13(諸如矽)及一或多個位於塊狀材料13上之層14(諸如氧化物層)。一或多個層14可進一步包括(例如)複數個SiO2層、金屬層或多晶矽層。
第一基板1包含達成垂直貫穿第一基板1之通孔15。該等通孔15提供自基板1之前側11至其背側12之電連接。該等通孔15係藉由在第一基板1中自其背側12蝕刻或鑽出孔，藉由施加氧化物151至孔，及藉由施加導電材料152至氧化物151來製造。在第一基板1之背側12，該等通孔15係電連接至駐留在施加至塊狀材料13之氧化物層17上之接觸墊16，該等接觸墊16充作用於焊料球18之支撐或用於使壓力感測器電連接至外界(即，連接至另一裝置)之其他接觸構件。替代通孔15及焊料球18者可為(例如)借助於導線接合、接合墊或導電結構自第一基板1之前側11順著其側部引導至背側12使壓力感測器與外界互連之其他方式。連接至外界之電連接亦可藉由岸面柵格陣列、接腳柵格陣列、 或引線框中一或多者來實施。
包含第二及第三基板2、3之總成係附接至第一基板1之前側11。該附接可包括接合或其他熔合技術。於本實例中，在第三基板3與第一基板1之間提供間隔元件5。間隔元件5可具有不同功能：一方面，間隔元件5提供介於可變形膜42與第一基板1之間之間隙6，其為提供壓力介質至膜42所需。另一方面，部分(但不一定全部)間隔元件5可係導電，以使接觸窗244連接至第一基板1。其他或相同間隔元件5可為基板1、3之堆疊提供機械穩定性及/或可提供對壓力感測器內部、及特定言之提供對膜42之機械保護。為達此目的，間隔元件51可較佳呈環之形式配置在基板1、3之邊緣從而提供機械穩定性、保護作用及電連接，而間隔元件52則是柱狀並提供電連接。
由處理電路241提供之信號因此可藉由一或多個電路徑242及經由一或多個接觸窗244傳送至一或多個間隔元件5。如圖1所顯示，間隔元件52終止於第一基板1之通孔15之處並電連接至其。因此，該等信號經由通孔15傳導至接觸墊16及焊料球18。
第一基板1包含支撐部分7及接觸部分8。未顯示於本說明中之懸吊元件係提供用於使支撐部分7自接觸部分8懸吊下來。支撐部分7較佳係在第一基板1之平面內環繞接觸部分8。
接觸部分8藉由一或多個溝槽10與支撐部分7分離。由於接觸部分8及支撐部分7係由共用第一基板1製得，故這兩個部分均可包括來自第一基板1之塊狀材料13。
蓋帽4較佳僅經由間隔元件5附接至第一基板1之支撐部分7。另一方面，其較佳僅為提供與外界機械及電接觸之接觸部分。因此，壓力感測器之引發機械應力的部分(即，接觸部分8)係藉由懸吊元件自壓力感測器之其餘部分及特定言之自可變形膜42機械去耦合。
於本實例中用於傳導介質至可變形膜42之孔口包含溝槽10及間 隙6、或至少其之部分。
於本實例中壓力感測器之總高度為約400μm。
圖1b)說明壓力感測器之代表性水平切割，例如，根據圖1a)中之線A-A'，而非必需匹配如圖1a)中所提供的所有元件。機械支撐32固持第三基板3。於第三基板3中，提供複數個包含導電材料2441於其內部中之接觸窗244。第三基板3亦建構可變形膜42。接著，水平切割切換為不同平面(即，電極243之平面)。該電極243係被腔室41環繞。
圖1c)說明壓力感測器之第一基板1之仰視圖。第一基板1包含支撐部分7及接觸部分8，其中支撐部分7借助於懸吊元件9自接觸部分8懸吊下來，懸吊元件9係這兩個部分7與8之間之機械連接之表示。溝槽10係垂直貫穿第一基板1配置。通孔15配置在支撐部分7中，而焊料球18配置在接觸部分8中。接觸部分8係借助於諸如接觸墊16之導電結構電連接至支撐部分7，該等導電結構一般可表示為重佈層。
圖2在其圖式a)至d)中顯示根據本發明之一個實施例之壓力感測器於製造期間之示意性橫截面，藉此說明個別處理步驟。於圖2a)中，顯示具有前側21及背側22之經預處理之第二基板2，其包括塊狀材料23及堆疊於塊狀材料23上之層24，該等層24僅示意性地繪示且可包含氧化物層(例如SiO2)、金屬層、及/或多晶矽層，諸如充作電極之層243及充作鈍化層之頂層246。處理電路241係例如藉由摻雜塊狀材料23且/或藉由結構化層堆疊24整合於第二基板2中。此外，蝕刻腔室41至層24中，及較佳係至頂層246中。
於下一步驟中，將可變形膜42建構在經預處理之基板2上。為達此目的，呈SOI基板形式之第三基板3係例如藉由熔合接合在其前側21附接至第二基板2之層24。該SOI基板可包含塊狀材料、呈BOX層形式之絕緣層、及作為裝置層之矽層。結果，將腔室41封閉。在未明確顯示於圖式中之另一個步驟中，移去塊狀材料及SOI基板之絕緣層使 得留存矽層作為覆蓋腔室41之第三基板3，該矽層薄到足以在回應所施加壓力時偏轉。
於下一步驟中，蝕刻接觸窗244貫穿第三基板3至第二基板2之層24中。將接觸窗244金屬化及將間隔元件51及52施加至第三基板3。
於圖2b)所說明之下一步驟中，將經預處理之第一基板1附接至第二及第三基板2、3之總成。第一基板1係例如依照圖3之圖式進行預處理。
於圖3a)之圖式中，提供第一基板1，例如，半導體基板，諸如，矽基板。在其頂側配置一或多個層14，諸如，CMOS層，或簡單地配置絕緣層，諸如，氧化矽層。於圖3b)所顯示之一額外步驟中，將間隔元件51及52配置在第一基板1之前側11。於圖3c)所顯示之步驟中，例如藉由深度反應性離子蝕刻來蝕刻渠溝101至第一基板之塊狀材料13中，藉此穿透層14。
接著將根據圖3c)預處理之第一基板1施加至根據圖2a)預處理之第二及第三基板2、3之總成，因而獲得根據圖2b)之總成。
在如圖2c)所說明之下一步驟中，第一基板1自其背側11薄化至在例如100至200微米範圍內之經減小厚度。該製程可利用碾磨、蝕刻或研磨來進行。
於圖2d)所說明之步驟中，繼續處理第一基板1：製造通孔15貫穿第一基板1。較佳地，在製造通孔15後之步驟中，例如藉由蝕刻自第一基板1之背側12敞開第一基板1中之渠溝101，使得現可提供一或多個溝槽10達成貫穿第一基板1。於最後一個步驟中，可將焊料球18或其他接觸結構附接至第一基板1之背側12。結果顯示於圖1中。
藉由已製得該一或多個溝槽10，第一基板1分開為蓋帽4所附接的支撐部分7及壓力感測器電經由其連接至另一裝置之接觸部分8。
請注意本發明不限於感測元件為所述電容感測器之實施例。而 是，其可併與利用可變形膜之任何類型之壓力感測器使用以測量隨跨越其之壓降改變的量。特定言之，本發明亦可用於膜之變形係藉由壓阻構件測量之感測器。
應進一步注意在製造期間材料之任何移除中，對應之結構可利用化學(濕式)蝕刻製程、電漿蝕刻製程、雷射切割、機械研磨或在適宜情況下任何該等製程之組合來創建。
儘管於上文顯示及描述本發明之實施例，然而，應明瞭本發明並不限於此，但可在隨後之申請專利範圍之範疇中以其他方式不同地體現並實施。
1‧‧‧第一基板/半導體基板
2‧‧‧第二基板
3‧‧‧第三基板
4‧‧‧蓋帽
5‧‧‧間隔元件
6‧‧‧間隙
7‧‧‧支撐部分
8‧‧‧接觸部分
10‧‧‧溝槽
13‧‧‧塊狀材料
14‧‧‧層
15‧‧‧通孔
16‧‧‧電接觸/接觸墊
17‧‧‧氧化物層
18‧‧‧焊料球
21‧‧‧前側
22‧‧‧背側
23‧‧‧塊狀材料
24‧‧‧層
41‧‧‧腔室
42‧‧‧可變形膜
51‧‧‧間隔元件
52‧‧‧間隔元件
151‧‧‧氧化物
152‧‧‧導電材料
241‧‧‧處理電路
242‧‧‧電路徑
243‧‧‧金屬層/電極
244‧‧‧接觸窗
246‧‧‧頂層

Claims (15)

  1. 一種壓力感測器，其包括：第一基板(1)，附接至第一基板(1)之蓋帽(4)，其中蓋帽(4)包括處理電路(241)、腔室(41)及將腔室(41)與通往壓力感測器外部之孔口分離之可變形膜(42)，及感測構件，其用於將可變形膜(42)對該孔口處壓力之回應轉化為可由處理電路(241)處理之信號，其中將蓋帽(4)附接至第一基板(1)，使得可變形膜(42)面對第一基板(1)及使得在可變形膜(42)與第一基板(1)之間提供間隙(6)，間隙(6)促成該孔口，其中第一基板(1)包括蓋帽(4)所附接的支撐部分(7)、用於使該壓力感測器電連接至外部裝置之接觸部分(8)、及一或多個用於使支撐部分(7)自接觸部分(8)懸吊下來之懸吊元件(9)。
  2. 如請求項1之感測器，其中第一基板(1)具有平面延伸及其中支撐部分(7)在第一基板(1)之該平面內環繞接觸部分(8)，其中在第一基板(1)中藉由一或多個溝槽(10)將支撐部分(7)與接觸部分(8)(除了一或多個懸吊元件(9))分離。
  3. 如請求項1或請求項2之感測器，其中各懸吊元件(9)包含介於支撐部分(7)與接觸部分(8)之間之脊，及其中懸吊元件(9)中之一或多者包括至少一用於使支撐部分(7)電連接至接觸部分(8)之導電路徑。
  4. 如請求項2或請求項3之感測器， 其中第一基板(1)具有面對可變形膜(42)之前側(11)、包含用於使該壓力感測器電連接至外部裝置之電接觸(16)之背側(12)、及用於使第一基板(1)之前側(11)電連接至其背側(12)之通孔(15)。
  5. 如請求項4之感測器，其中電接觸(16)配置在接觸部分(8)中，其中通孔(15)配置在支撐部分(7)中，及其中通孔(15)係經由懸吊元件(9)中之一或多者電連接至接觸部分(7)。
  6. 如前述請求項中任一項之感測器，其中蓋帽(4)包含第二基板(2)，其包含塊狀材料(23)及堆疊在塊狀材料(23)上之層(24)，其中腔室(41)為僅配置在第二基板(2)之層(24)中一或多者中之凹穴，其中處理電路(241)係整合在第二基板(2)中，及其中可變形膜(42)係由連接至第二基板(2)之層(24)之第三基板(3)製成。
  7. 如請求項6之感測器，其中該感測構件包含由可變形膜(42)形成之第一電極及由第二基板(2)中層(24)中之一者形成之第二電極，其中該第一電極及該第二電極係連接至處理電路(241)。
  8. 如請求項7之感測器，其包括介於第一基板(1)與第三或第二基板(3、2)之間以建構間隙(6)之間隔元件(5)，其中間隔元件(5)中至少一些係用作蓋帽(4)與第一基板(1)之間之電連接。
  9. 一種製造壓力感測器之方法，該方法包括以下步驟： 提供第一基板(1)，提供第二基板(2)，提供第三基板(3)，在第二基板(2)中製造腔室(41)，將第三基板(3)安裝至第二基板(2)，藉此覆蓋第二基板(2)中之腔室(41)以形成可變形膜(42)以感測施加至可變形膜(42)的壓力，將第二基板(2)及第三基板(3)之總成安裝至第一基板(1)之支撐部分(7)，其中使可變形膜(42)面對第一基板(1)及在可變形膜(42)與第一基板(1)之間提供間隙(6)，及在用於使該壓力感測器電連接至外部裝置之接觸部分(8)周圍製造第一基板(1)中之溝槽(10)，藉此使得支撐部分(7)借助於懸吊元件(9)自接觸部分(8)懸吊下來。
  10. 如請求項9之方法，其中在第二基板(2)中製造腔室(41)包括在一或多個堆疊於第二基板(2)之塊狀材料(23)上之層(24)中製造腔室(41)，及其中將第三基板(3)安裝至第二基板(2)以形成可變形膜(42)包括將絕緣體上覆矽(silicon-on-insulator)基板附接至第二基板(2)之頂層，移去塊狀材料及該絕緣體上覆矽基板之絕緣層，因而留下矽層作為跨越第二基板(2)中之腔室(41)之可變形膜(42)。
  11. 如請求項9或請求項10之方法，其中製造第一基板(1)中之溝槽(10)包括在使該總成附接至第一基板(1)之前製造達成至少部分地至第一基板(1)中之渠溝(101)，及特定言之，其中渠溝(101)係藉由蝕刻製得。
  12. 如請求項11之方法，其中達成至少部分地至第一基板(1)中之渠溝(101)係在使該總 成附接至第一基板(1)之前自其前側(11)製造，及其中第一基板(1)中之渠溝(101)在已將第二基板(2)及第三基板(3)之該總成附接至第一基板(1)之後自其背側(12)敞開。
  13. 如前述請求項9至12中任一項之方法，其中導電通孔(15)係穿過第一基板(1)建構以使處理電路(241)電連接至配置在與面對可變形膜(42)之前側(11)相對之第一基板(1)之背側(12)上之電接觸(16)，及特定言之，其中通孔(15)係在已將第二基板(2)及第三基板(3)之該總成安裝至第一基板(1)之後建構。
  14. 如前述請求項9至13中任一項之方法，其中將第三基板(3)安裝至第二基板(2)包括在第三基板(3)之於該可變形膜外部之一部分中，-蝕刻穿過第三基板(3)以在第二基板(2)中製造一或多個接觸窗(244)，及-使該一或多個接觸窗(222)金屬化。
  15. 如前述請求項9至14中任一項之方法，其中介於第一基板(1)與該第二及第三基板(2、3)之該總成之間之間隙(6)係藉由在第一基板(1)與該第二及第三基板(2、3)之該總成之間施加間隔元件(5)製得。
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