[发明专利]压力传感器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力传感器和方法，具体地涉及压力传感器衬底以及用于提供压力传感器衬底的方法。

背景技术

压力传感器典型地用于测量液体或气体的压力并提供随介质压力变化的输出信号。传统的压力传感器包括用MEMS技术(微机电结构)制作的耦合到ASIC的独立压力传感器膜片(membrane)。那些膜片典型地水平创建于晶片的表面上，这意味着复杂的制作方法，原因在于需要多个过程步骤以便在半导体衬底的顶部创建自由膜片。一般而言，创建穿过膜片的通气体积是一项复杂的工作。

发明内容

根据这里描述的一些方面，创建在衬底内部竖直延伸的两个空腔。两个空腔也在衬底的主表面下面水平延伸，其中两个空腔至少部分地在预定方向上彼此平行地延伸。然而，仅仅第一空腔创建成使得其水平延伸进入衬底的通气区域。第一空腔然后向衬底的通气区域中的环境开口。因此，第一空腔的体积可以耦合到外部压力，而第二空腔提供参考压力。

根据进一步方面，提供一种压力传感器衬底，其包括第一和第二空腔，该两个空腔都在衬底内部竖直延伸。这两个空腔在衬底的主表面下也部分地在水平预定方向上平行地延伸，其中仅仅第一空腔水平延伸进入衬底的通气区域。第一空腔向通气区域中的环境开口。

附图说明

在这里结合以下附图描述各种说明性实施例，其中相同的附图标记指代对应的或类似的部件，并且其中：

图1示出了用于提供压力传感器衬底的说明性实施例；

图2示出了用于提供压力传感器衬底的进一步说明性实施例；

图3示出了压力传感器衬底的说明性实施例；

图4示出了用于制作压力传感器衬底的进一步说明性实施例；

图5示出了压力传感器衬底的进一步说明性实施例；以及

图6示出了用于制作压力传感器衬底的实施例的进一步说明性实施例。

具体实施方式

图1示出了用于提供压力传感器衬底4的方法的说明性实施例。在图1的实施例中，示出了单个压力传感器衬底。然而，在可替换的实施例中，在晶片的表面上可以一次制作多个压力传感器衬底。

第一空腔2可以创建于衬底4中。如从在图1的示例的左侧示出的衬底4的截面图中也显而易见的，空腔2在衬底内部竖直延伸，即在相对于主表面32垂直(或正交)的竖直方向8上延伸。该示意性截面图是沿着图1中示出的切割线6而创建的。空腔2创建于衬底4内部，即其特别地也在衬底4的主表面32的方向上被衬底材料所包围。在这方面，衬底4的主表面32要理解为在图1中衬底4的正向(face-on)视图中可见的表面。相比于竖直方向8，水平方向应理解为与竖直方向8基本垂直的任何方向，即基本平行于衬底4的主表面32的任何方向。

第一空腔2水平地延伸进入衬底的通气区域10。在图1的实施例中，通气区域10是矩形的。然而，不言而喻，通气区域10可以在衬底4的表面上具有任何其它期望的几何形状。

进一步，创建在衬底内部也竖直延伸的第二空腔12。第二空腔12也在预定方向14上与第一空腔2平行地延伸。然而，第二空腔12不延伸进入通气区域10。

第一空腔2开口于通气区域10中。因而，开口16可以在允许压力进入空腔2的通气区域10中执行。由于第二空腔12是封闭的，参考压力被维持在第二空腔12内部。第一空腔中的变更压力引起在两个空腔2和12之间由衬底形成的薄片(lamella)14的偏转。然后可以测量和估算薄片的偏转，以便导出第二空腔内的压力，即周围大气的压力。

即，感测第一和第二空腔之间的衬底的偏转允许导出经由第一空腔的开口延伸进入衬底的周围压力的度量。

所有先前描述的步骤都可以使用标准半导体处理技术(例如，CMOS)来实施。因此，空腔和其间的薄片可以制作在与估算薄片14偏转的电路相同的衬底中，使得可以制作紧凑的传感器。而且，可以避免因单独制作传感器和读出电路以及后续将两个部件封装成单个封装而引起的额外成本。

通过将空腔中的仅仅一个延伸进入通气区域10，相应空腔可以被开口而不对包括第二空腔12和可能读出电路的其余衬底区域做任何进一步处理。因此，可以避免由于第一空腔2的所需开口而对其余元件的可能伤害。因此可以使用任何合适的技术来执行开口，诸如刻蚀、机械措施(诸如钻孔、锯割或切割)、隐形切割(stealth dicing)或其它相关技术。开口可以从任何侧执行，即从主表面、从侧面或从与主表面相对的背面执行。