TWI737982B - 可變形膜及其補償結構 - Google Patents

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約瑟夫 席格
卡林 米克勞斯
湯宗霖
嚴沛文
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Abstract

一種感測器包括一基材、一電極、一可變形膜、及一補償結構。該基材包括一第一側及一第二側。該第一側係相反於該第二側。該基材包含該第一側上之一空腔。該電極係位於該基材之該第一側上的該空腔之一底部處。該可變形膜係位於該基材之該第一側上。該可變形膜係圍封該空腔且回應於外界刺激而變形。該補償結構係連接至該可變形膜之外周邊。該補償結構產生一彎曲力，其係相反於該可變形膜回應於溫度改變及熱係數失配之一彎曲力。

Description

可變形膜及其補償結構
本發明係有關可變形膜及其補償結構。
MEMS(「微機電系統」)是裝置的一種類別，其係使用類似半導體的製程來製造。MEMS裝置上之電極通常係由非矽材料所製。可變形膜可被用於MEMS裝置中之感應。不幸地，MEMS裝置中之可變形膜對於溫度改變是敏感的且可能回應於溫度改變以及由於熱係數失配而彎曲。以不同溫度校準感測器輸出可被用以補償不同溫度下之可變形膜的彎曲。不幸地，以不同溫度校準感測器是耗時的、電力密集的、且無法涵蓋寬廣範圍的溫度。再者，以不同溫度校準感測器輸出不會校準並負責將其隨著時間而發生的飄移。
因此，需要解決回應於溫度改變之可變形膜的彎曲並補償所產生的偏移。在一些實施例中，一種補償結構係使用在該可變形膜之一外周邊上，該可變形膜施加一力，該力係相反於該可變形膜回應於溫度改變之力。
在一些實施例中，一種感測器包括一基材、一電極、一可變形膜、及一補償結構。該基材包括一第一側及一第二側。該第一側係相反於該第二側。該基材包含該第一側上之一空腔。該電極係位於該基材之該第一側上的該空腔之一底部處。該可變形膜係位於該基材之該第一側上。該可變形膜係圍封該空腔且回應於外界刺激而變形。該補償結構係連接至該可變形膜。該補償結構產生一彎曲力，其係相反於該可變形膜回應於溫度改變及熱係數失配之一彎曲力。
這些及其他特徵和優點將從以下詳細描述之閱讀而清楚明白。
在更詳細地描述各個實施例之前，應瞭解該等實施例不是限制性的，因為該等實施例中之元件可改變。應同樣地理解：在文中所描述及/或繪示之一特定實施例具有元件，該等元件可被輕易地自該特定實施例分離且選擇性地與數個其他實施例之任一者結合或者取代文中所述之數個其他實施例之任一者中的元件。
亦應理解：文中所使用的術語係為了描述某些概念之目的，且術語不欲為限制性的。除非另有定義，文中所使用的所有技術及科學用詞具有如實施例所相關之技術中所共同理解的相同意義。
除非另有指示，順序數字(例如，第一、第二、第三，等等)係用以分辨或識別元件或步驟群組中之不同元件或步驟，而不是對其實施例之元件或步驟加諸順序或數字限制。例如，「第一」、「第二」、及「第三」元件或步驟不一定依該順序出現，且其實施例不一定受限於三個元件或步驟。亦應理解：除非另有指示，任何標示(諸如「左」、「右」、「前」、「後」、「頂」、「中」、「底」、「側」、「向前」、「向後」、「上覆」、「下覆」、「上」、「下」)或其他類似術語(諸如「更高」、「更低」、「上方」、「下方」、「之下」、「之間」、「上面」、「垂直」、「水平」、「接近」、「遠離」等等)係為了便利而使用且不欲暗示(例如)任何特定的固定位置、定向、或方向。取代地，此等標示係用以反應(例如)相對位置、定向、或方向。亦應理解：「一」、「一個」、及「該」之單一形式包括複數參考，除非情境另清楚地指示。
諸如「上方」、「上覆」、「之上」、「之下」等術語被理解為指稱其係直接接觸的元件或可具有其他元件介於其間的元件。例如，兩層可處於上覆接觸，其中一層係在另一層上且兩層係實體地接觸。於另一範例中，兩層可藉由一或更多層來分離，其中第一層在第二層之上而一或更多中間層係介於該第一層與該第二層之間，使得第一層與第二層不會實體地接觸。
微機電系統(「MEMS」)裝置包括機械元件且可選擇性地包括電子裝置(例如，用於感測之電子裝置)。MEMS裝置包括(但不限定於)，例如，迴轉儀、加速計、磁力計、壓力感測器，等等。可變形膜可用於MEMS裝置中之感測。不幸地，MEMS裝置中之可變形膜對於溫度改變是敏感的且可能回應於溫度改變以及由於熱係數失配而彎曲。以不同溫度校準感測器輸出可被用以補償不同溫度下之可變形膜的彎曲。不幸地，以不同溫度校準感測器是耗時的、電力密集的、且無法涵蓋寬廣範圍的溫度。再者，以不同溫度校準感測器輸出不會校準並負責將其隨著時間而發生的飄移。
因此，需要解決回應於溫度改變之可變形膜的彎曲並補償所產生的偏移。在一些實施例中，一種補償結構係形成在(例如)該可變形膜之外周邊上(當作一範例)，該可變形膜施加一力，該力係相反於該可變形膜回應於溫度改變之力。已理解：在一些實施例中，補償結構亦可釋放與所使用材料相關的初始應力。
圖1A至圖1H顯示依據一些實施例之MEMS裝置。明確地參考圖1A，顯示依據一些實施例之感測器100A。感測器100A包括基材110、氧化物層120、可變形膜130、及補償結構140。已理解：基材110可為矽基材。氧化物層120(例如，SiO2)可被沈積在基材110上。在一些實施例中，可變形膜130係形成在氧化物層120之上以形成一空腔在其中。在一些實施例中，電極112可被形成在氧化物層120之上以及在空腔之底部上。可變形膜130可被形成自矽基材，其係回應於外部刺激(例如，壓力、加速，等等)而移動。已理解：在一些實施例中，電極可被形成在可變形膜130之中及/或之上或者被集成在其中。因此，由電極112以及可變形膜130之電極所形成的電容之電容值係隨著可變形膜130回應於外部刺激而彎曲來改變。
介於所使用的材料(例如，用於可變形膜130及基材110等等之材料)的熱係數之間的失配可致使可變形膜130在不同的溫度下彎曲。依據一些實施例，補償結構140可被形成在可變形膜130上(例如，於一範例中係外周邊)以補償並解決可變形膜130在不同溫度下之彎曲。補償結構140可包括材料，諸如鋁、銅、電介質、多晶矽、 Ti、鎢、鉑、鉬、矽、氮化物，等等，且其可被形成在可變形膜130上，例如，可變形膜130之外周邊，當作一範例。
補償結構140可施加一力，該力係相反於其致使可變形膜130回應於不同溫度而彎曲的力。換言之，假如可變形膜130在既定溫度向下彎曲(由於該溫度)，則補償結構140便施加一向上的力至可變形膜130以消除該向下的力。類似地，假如可變形膜130在既定溫度向上彎曲(由於該溫度)，則補償結構140便施加一向下的力至可變形膜130以消除該向上的力。已理解：補償結構140之厚度可根據可變形膜130之材料、基材110、及其個別尺寸來選擇。此外，已理解：補償結構140可為任何形狀，例如，環狀、具有間隙介於其間的環狀、方形形狀、具有間隙介於其間的方形形狀，等等。
已理解：補償結構140可被形成在與電極112不同的平面上。例如，補償結構142可被形成在可變形膜130與氧化物層120之間中，如由圖1B之感測器100B所示。在一些實施例中，補償結構144可被形成，使得其被定位以實體地與可變形膜130及氧化物層120接觸但非介於其間，如由圖1C中之感測器100C所示。
現在參考圖1D，顯示依據一些實施例之感測器100D的補償結構146及148。如圖所示，補償結構146可被形成在可變形膜130之外周邊和上表面上以及可變形膜130之外側壁的一部分上。反之，補償結構148可被形成在可變形膜之外周邊和上表面上以及可變形膜130之外側壁上和氧化物層120之外側壁的一部分上。
現在參考圖1E，顯示依據一些實施例之感測器100E。感測器100E係結合圖1A及1B中所描述的實施例。現在參考圖1F，顯示依據一些實施例之感測器100F。感測器100F係結合圖1B及1D中所描述的實施例。現在參考圖1G，顯示依據一些實施例之感測器100G。感測器100G係結合圖1C及1D中所描述的實施例。現在參考圖1H，顯示依據一些實施例之感測器100H。感測器100H係結合圖1A及1C中所描述的實施例。
已理解：如以上所討論的實施例係僅為了說明性目的且不應被理解為限制實施例之範圍。換言之，補償結構140可被形成在感測器中之任何地方且其可具有任何形狀，如以上所討論。
圖2A至圖2F顯示依據一些實施例之可變形膜及補償結構的頂部視圖。現在參考圖2A，顯示可變形膜210及補償結構220之頂視圖。已理解：可變形膜210及補償結構220可類似於圖1A-1H中所描述的那些。補償結構220可為環狀且被置於可變形膜210上，例如，可變形膜210之外周邊，在一範例中。現在參考圖2B，顯示補償結構222之頂視圖。補償結構222可為環狀且其可具有間隙在其中。補償結構222可被置於可變形膜210上，例如，在可變形膜210之外周邊上。現在參考圖2C，顯示補償結構224。補償結構224可為環狀且置於可變形膜210上，例如，在可變形膜210之外周邊上，在一範例中。現在參考圖2D，顯示補償結構226，其為具有間隙在其中之方形形狀。補償結構226被置於可變形膜210上，例如，可變形膜210之外周邊。
現在參考圖2E，顯示依據一些實施例之兩個補償結構220及260。補償結構260可為外補償結構260而補償結構220可為內補償結構，其被置於可變形膜210上。在一些實施例中，補償結構220及260被置於可變形膜210之外周邊上。在一些實施例中，補償結構220可被形成自一種不同於補償結構260之材料。補償結構220及260可包括材料，諸如鋁、銅、電介質、多晶矽、Ti、鎢、鉑、鉬、矽、氮化物，等等。已理解：間隙261可被形成於兩個補償結構220與260之間。
現在參考圖2F，依據一些實施例之兩個補償結構222及260顯示有間隙於其中。補償結構260可為外補償結構260而補償結構222可為內補償結構，其被置於可變形膜210上。在一些實施例中，補償結構222及260被置於可變形膜210之外周邊上且各補償結構可包括間隙在其中。在一些實施例中，補償結構222可被形成自一種不同於補償結構260之材料。補償結構222及260可包括材料，諸如鋁、銅、電介質、多晶矽、Ti、鎢、鉑、鉬、矽、氮化物，等等。已理解：補償結構222與260可為失準的，使得一補償結構係與另一補償結構之間隙對準。例如，補償結構260可與補償結構222之間隙對準且反之亦然。
現在參考圖3A-3G，顯示依據一些實施例以製造MEMS裝置。已理解：雖然實施例係針對壓力感測器來描述，但實施例不應被解讀為限制其範圍。例如，實施例可同等地應用於陀螺儀、加速計，等等。
特別地參考圖3A，感測器包括基材302，其可為半導體基材，例如，矽基材。基材302具有一第一側及一第二側。基材302含有(例如)矽之大塊材料310及大塊材料310上之層24的堆疊，在其第二側上。這些層24可被配置以供基材302之CMOS處理，且如此一來亦可被標示為CMOS層或材料層。明確地，層24可包括(例如)複數SiO2層、金屬或多晶矽層。大塊材料310可含有在矽之內的摻雜區，諸如由參考符號312所指示。這些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之堆疊的頂部層可為氧化矽及/或氮化矽之電介質層，其係保護在其底下的結構。在目前範例中，處理電路可藉由CMOS處理而被形成在基材302之摻雜區312中。層24可包括一或更多電路徑314，用以將基材302之第一側電連接至其第二側。金屬層320可被形成在層24之堆疊的頂部層上，且其可被使用為電極。
現在參考圖3B，繪示一感測器之選擇性實施例。在一些實施例中，電極320之頂部及/或電路徑314之頂部可被塗敷以集氣層，例如，Ti。
現在參考圖3C，氧化物層322(例如，SiO2)可被沈積在層24、電極320等等之上。在一些實施例中， 氧化物層322被蝕刻以形成圖案(如圖所示)。現在參考圖3D，基材370及可變形膜330被耦合至氧化物層322。已理解：在一些實施例中，基材370及可變形膜330為一個基材，其被蝕刻以形成基材370及可變形膜330。基材370及可變形膜330可為SOI基材之剩餘者。
因此，MEMS通孔332及通氣孔334被形成。可變形膜330形成一空腔350，結合氧化物層322、電極320、及層堆疊24之頂部層。在一些實施例中，空腔350係藉由從層24之一或更多者省略或移除材料來形成。空腔350係由可變形膜330來封閉。可變形膜330係足夠薄，使得其根據外部刺激(例如，壓力)而變形。電極320可被使用為電極且可被配置在空腔350之底部上。可變形膜330可被形成以一種經摻雜的、導電矽層(配置為空腔350之上的密封蓋)，且可被使用為另一電極，為了此原因可變形膜330可含有導電材料。因此，在壓力改變時，可變形膜330會偏斜，而如此一來介於兩個電極之間的距離會改變，其導致介於兩個電極之間的電容之改變。
現在參考圖3E，金屬層354(例如，鋁、銅、TiN、AlCu等等)係形成在MEMS通孔332及基材370之上。已理解：在一些實施例中，金屬插塞352(例如，鋁、銅、TiN、AlCu等等)可被形成在通氣孔334之上，該通氣孔亦覆蓋可變形膜330及基材370之一部分。金屬墊372(例如，鋁、銅、TiN、AlCu等等)亦可被形成在基材370之上以連接至其他電組件，例如感測器之外部。已理解：在使用金屬插塞352之前，空腔可被吸空且在以金屬插塞352密封前排出殘餘氣體。已理解：補償結構360亦可被形成在可變形膜330之上。在一些實施例中，補償結構360可包括材料，諸如鋁、銅、電介質、多晶矽、Ti、鎢、鉑、鉬、矽、氮化物，等等。
現在參考圖3F，隔離溝槽356被選擇性地形成在基材370中。隔離溝槽可被形成以提供可變形膜與佈線接合墊之電分離。現在參考圖3G，SiNx之層可被沈積在隔離溝槽356、基材370、墊372、金屬密封插塞352、補償結構360及可變形膜330之一部分上，以減少氣體洩漏。
已理解：信號可從電極(亦即，可變形膜330及電極320)經由電路徑314而被傳輸至處理電路312，其中這些信號被處理。
已理解：即使未被顯示，另一基材(例如，矽基材)可被耦合至所顯示的感測器。該基材可包括通孔，用以提供介於感測器與外部電路之間的電連接。例如，電連接可被提供至外部世界，亦可經由陸柵格陣列、管腳柵格陣列、或引線框之一或更多者來實施。
圖4顯示依據一些實施例以製造一MEMS裝置的流程圖之一實例。在步驟410，電極被形成在基材之第一側上，如以上所闡明。基材包括一相對於該第一側之第二側。在步驟420，氧化物層被選擇性地形成在基材之第一側上。在步驟430，可變形膜被形成在氧化物層上，如圖1A-3G中所示。可變形膜及所形成的氧化物層係形成一空腔在其中。可變形膜回應於外部刺激而變形。已理解：空腔可藉由以下方式來形成：蝕刻基材及接著形成可變形膜在該空腔之上以將其圍封。在步驟440，補償結構被形成在可變形膜上，如圖1A-3G中所示。該補償結構產生一彎曲力，其係相反於該可變形膜回應於溫度改變及熱係數失配之一彎曲力。在一些實施例中，由補償結構所產生的彎曲力之值係等於可變形膜的彎曲力之值。補償結構可包括材料，諸如鋁、銅、電介質、多晶矽、Ti、鎢、鉑、鉬、矽、氮化物，等等。已理解：在一些選擇性實施例中，電極可被形成在可變形膜上或內。亦理解：在一些實施例中，補償結構可被連接至氧化物層。
雖然實施例已藉由特定範例而被描述及/或闡明，且雖然這些實施例及/或範例已被相當詳細地描述，但申請人並不想將實施例之範圍侷限或以任何方式限制於此等細節。實施例之額外調適及/或修改可輕易地出現，而且(在其更寬廣的態樣中)實施例可涵蓋這些調適及/或修改。因此，可從前述實施例及/或範例做出偏離而不背離文中所述之概念的範圍。上述實施方式及其他實施方式係落入以下申請專利範圍之範圍內。
24‧‧‧層 100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H‧‧‧感測器
110:基材
112:電極
120:氧化物層
130:可變形膜
140:補償結構
142:補償結構
144:補償結構
146、148:補償結構
210:可變形膜
220:補償結構
222:補償結構
224:補償結構
226:補償結構
260:補償結構
261:間隙
302:基材
310:大塊材料
312:摻雜區
314:電路徑
320:金屬層
322:氧化物層
330:可變形膜
332:MEMS通孔
334:通氣孔
350:空腔
352:金屬插塞
354:金屬層
356:隔離溝槽
360:補償結構
370:基材
372:金屬墊
圖1A至圖1H顯示依據一些實施例之MEMS裝置。
圖2A至圖2F顯示依據一些實施例之可變形膜及補償結構的頂部視圖。
圖3A至圖3G顯示依據一些實施例以製造一MEMS裝置。
圖4顯示依據一些實施例以製造一MEMS裝置的流程圖之一實例。
100A‧‧‧感測器
110‧‧‧基材
112‧‧‧電極
120‧‧‧氧化物層
130‧‧‧可變形膜
140‧‧‧補償結構

Claims (27)

  1. 一種感測器，包含：一基材；一氧化物層，其配置在該基材上；一可變形膜，其配置在該氧化物層上，其中，該可變形膜、該氧化物層、及該基材在其中形成圍封空腔，其中，該可變形膜係回應於刺激而變形，且其中，該氧化物層形成該圍封空腔的側壁；一電極，其係位於該圍封空腔的底部處；及一補償結構，其係連接至該可變形膜，其中，該補償結構產生一補償力，其係相反於該可變形膜回應於溫度改變及熱係數失配之一彎曲力。
  2. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係連接至該基材。
  3. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係配置在該氧化物層上。
  4. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係連接至該可變形膜之一外周邊。
  5. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構 係配置在該可變形膜上。
  6. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係位於該可變形膜與該基材之間。
  7. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係環狀的。
  8. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構包含複數個環。
  9. 如申請專利範圍第8項之感測器，其中，該複數個環具有一間隙介於其間。
  10. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係選自由鋁、銅、電介質、多晶矽、鈦、鎢、鉑、鉬、矽、及氮化物所組成的群組。
  11. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構被配置在該圍封空腔中。
  12. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構為連續的。
  13. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構具有介於其間的間隙。
  14. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該補償結構係形成在該可變形膜的外周邊上。
  15. 如申請專利範圍第1項之感測器，其中，該可變形膜與該氧化物層物理接觸。
  16. 一種感測器，包含：一基材，其包含在其中的一空腔；一電極，其係位於該基材的該空腔之一底部處；一可變形膜，其係位於該基材上，其中，該可變形膜係圍封該空腔，其中，該可變形膜係回應於外部刺激而變形；及一補償結構，其係連接至該可變形膜，其中，該補償結構及該可變形膜係在不同的平面上，及其中，該補償結構產生一補償力，其係相反於該可變形膜回應於溫度改變及熱係數失配之一彎曲力。
  17. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中，該補償結構係連接至該可變形膜及該基材。
  18. 如申請專利範圍第17項之感測器，其中，該補償結構 係連接至該基材之一氧化物層。
  19. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中，該補償結構係位於該可變形膜與該基材之間。
  20. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中，該補償結構係環狀的。
  21. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中，該補償結構係選自由鋁、銅、電介質、多晶矽、鈦、鎢、鉑、鉬、矽、及氮化物所組成的群組。
  22. 如申請專利範圍第16項之感測器，其中，該可變形膜與該氧化物層物理接觸。
  23. 一種用於形成感測器的方法，包含：形成一電極在一基材上；選擇性地形成一氧化物層在該基材的一部分上；形成一可變形膜在該形成的氧化物層上，其中，該可變形膜及該形成的氧化物層係在其中形成一密封空腔，其中，該可變形膜係回應於外部刺激而變形；及直接在該可變形膜上形成一補償結構，其中該補償結構產生一補償力，其係相反於該可變形膜回應於溫度改變及熱係數失配之一彎曲力。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中，該補償結構係選自由鋁、銅、電介質、多晶矽、鈦、鎢、鉑、鉬、矽、及氮化物所組成的群組。
  25. 如申請專利範圍第23項之方法，進一步包含：形成另一電極在該可變形膜上。
  26. 如申請專利範圍第23項之方法，其中，該補償結構係連接至該氧化物層。
  27. 如申請專利範圍第23項之方法，其中，該可變形膜與該氧化物層物理接觸。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080038590A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-14 Canon Kabushiki Kaisha Combustible gas detector, process for producing combustible gas detector, and fuel cell system equipped with combustible gas detector
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
TW201522915A (zh) * 2013-09-20 2015-06-16 Toshiba Kk 應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器及觸控面板
US20170165715A1 (en) * 2014-07-16 2017-06-15 Koninklijke Philips N.V. Tiled cmut dies with pitch uniformity

Family Cites Families (26)

* 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
JPH1019709A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Tokin Corp 静電容量型圧力センサ
US6205861B1 (en) * 1999-01-22 2001-03-27 Setra Systems, Inc. Transducer having temperature compensation
EP1309840B1 (en) 2000-08-11 2010-06-09 MKS Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
US6564642B1 (en) 2000-11-02 2003-05-20 Kavlico Corporation Stable differential pressure measuring system
KR100612893B1 (ko) * 2005-04-08 2006-08-14 삼성전자주식회사 트라이 스테이트 ｒｆ 스위치
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
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
US8865497B2 (en) * 2010-06-25 2014-10-21 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
US20140150560A1 (en) 2012-11-30 2014-06-05 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
CN104515640B (zh) * 2013-10-08 2017-02-22 无锡华润上华半导体有限公司 电容式mems压力传感器
US9190352B2 (en) 2013-11-21 2015-11-17 Freescale Semiconductor, Inc. Multi-die sensor device
DE102013114734A1 (de) * 2013-12-20 2015-07-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kapazitive Druckmesszelle mit mindestens einem Temperatursensor und Druckmessverfahren
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
WO2018007641A1 (en) 2016-07-08 2018-01-11 Robert Bosch Gmbh Hybrid galvanic connection system for a mems sensor device package
US20190206752A1 (en) 2017-12-29 2019-07-04 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit packages with cavities and methods of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080038590A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-14 Canon Kabushiki Kaisha Combustible gas detector, process for producing combustible gas detector, and fuel cell system equipped with combustible gas detector
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
TW201522915A (zh) * 2013-09-20 2015-06-16 Toshiba Kk 應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器及觸控面板
US20170165715A1 (en) * 2014-07-16 2017-06-15 Koninklijke Philips N.V. Tiled cmut dies with pitch uniformity

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