[发明专利]差压传感器装置及相应的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种差压传感器装置以及一种相应的制造方法。

尽管可以被用于任意的半导体芯片装置，还是要阐明本发明以及作为本发明为基础的问题涉及具有集成的差压传感器的微机械的硅半导体芯片装置。

背景技术

DE 10 2004 051 468 A1公开了一种用于安装半导体芯片的方法，该方法具有以下步骤：

提供一个半导体芯片，该半导体芯片具有一个表面，该表面具有一个膜片区域和一个外围区域，其中，该外围区域具有一个装配区域，并且其中，一个空腔位于该膜片区域下方，该空腔一直延伸至该装配区域中并且在那里通入一个开口；

设置一个衬底，该衬底具有一个表面，该表面具有一个凹陷；

如此地将该半导体芯片的装配区域以倒装芯片技术安装在该衬底的表面上，使得该凹陷的一个棱边位于该装配区域和该膜片区域之间并且该开口指向该衬底；

用填料填充该装配区域，其中，该凹陷的棱边作为用于该填料的间隔区域，使得该填料不进入该膜片区域；

设置一个穿过该衬底至该空腔的开口的通孔。

DE 10 2005 038 443 A1公开了一种具有衬底和壳体的传感器装置，其中，该壳体在一个第一衬底区域中基本上完全地包围该衬底，并且其中，该壳体在一个第二衬底区域中至少部分地设置有一个开口。该第二衬底区域设置得在该开口的区域中从该壳体伸出。此外，所述文献还公开了，该壳体在该衬底的至少一个主平面上间隔地、至少部分地包围该第二衬底区域，使得由此形成一个通孔，该第二衬底区域单侧地伸入该通孔中。

通常，当今借助压阻的转换元件大大地扩展了微机械的硅压力传感器。为了制造膜片，例如通过各向异性的腐蚀在硅芯片中设置一个空腔。在此，被阳极键合在晶片背面的玻璃板用于降低由焊剂或者粘剂引起的机械应力。该传感器芯片通常被焊在一个金属壳体中，例如TO₈，并且与一个金属罩紧密密封地焊接在一起。一个替代的装配方法在于，将该传感器芯片贴在一个陶瓷壳体上或者一个预压注壳体(Premould-)中，并且为了保护其免受环境影响而被用凝胶来钝化。

WO 02/02458A1中公开了一种绝对压力传感器芯片的制造，其中，膜片由多孔硅制造，该多孔硅在外延层之前在该膜片区域中生成并且在外延处如此围绕地设置，以至于形成一个空腔。

发明内容

作为本发明基础的构思在于，以开腔注模技术(Open-Cavity-Mould-Technik)构造具有一个突出的传感器区域的差压传感器芯片，并且设置有一个用于在壳体中加载参考压力的第二压力端子。根据本发明的差压传感器装置是耐介质的，并且也适合于含颗粒和腐蚀性的介质。

与已公知的解决方案相比，按照权利要求1的、根据本发明的差压传感器装置和按照权利要求11的、相应的制造方法具有这样的优点：即实现了简单的、低成本的和对环境影响不敏感的结构。在注模时具有低封装成本的优点。与没有第二压力端子的绝对压力传感器相比，除了用于打开一个第二压力入口的、附加的硅分离步骤外，不需要其它的方法步骤。用于打开该第二压力入口的腐蚀步骤不必穿过整个晶片地进行，而是仅穿过膜片的厚度。这节省了工艺时间。介质中的颗粒引起的从该膜片空腔至该第二压力入口的连接通道的潜在的堵塞可以被一个大面积的、网眼细密的滤网或者网栅阻止。

根据本发明的结构是耐介质的，因为电的端子(通常由铝制造)通过注模质量被保护。压力介质仅能够接触到由硅或者氮化硅(钝化)制成的表面。硅或者氮化硅是特别耐介质的，并且因此整个传感器是特别耐介质的。不需要用于钝化电的芯片端子(焊盘)的凝胶。因此，一个特别的优点是：对加速度的横向灵敏度很小以及在更高压力情况下的使用性。在凝胶保护的传感器中，在突然的压力降低时凝胶的结构会被在此在凝胶中产生的气泡破坏(类似于潜水病)。可以制造单晶的硅膜片。其特别的优点是，高的机械强度或者其中掺杂的压电电阻的高的K因数。压力传感器的现有制造工艺可以最大部分地保留。通过突出的芯片可以实现传感器膜片的好的应力脱耦。通过装配区域和膜片区域的空间距离降低了机械应力。可以实现晶片连接中的电的预测量和在装配之后的频带补偿。该膜片区域的几何结构可以任意地构造，但优选地是正方形、矩形或者圆形地构造。

在从属权利要求中有本发明相应主题的有利的进一步构型和改进。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例，并在以下描述中对其进行详细的阐述。

附图示出：