帶有涂覆有原子層沉積的輸入端口的集成參考真空壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及帶有涂覆有原子層沉積的輸入端口的集成參考真空壓力傳感器。帶有原子層沉積（ALD）涂覆的輸入端口的集成參考真空壓力傳感器包括具有端口的殼體，該端口用于使介質進入殼體；在殼體內的基層和應力隔離構件；其中通道延伸穿過基層和應力隔離構件，其中跡被嵌入在應力隔離構件內，其中應力隔離構件和基層的暴露給通道的表面涂覆有ALD；結合到應力隔離構件的傳感器裸芯，傳感器裸芯包括具有電路的薄膜，其中薄膜的一側被暴露給通道并且該電路被安裝到該薄膜的另一側；將該電路電連接到該跡的延伸穿過傳感器裸芯的通路；以及結合到應力隔離構件的蓋，該蓋具有凹部，傳感器裸芯在該凹部內。
【專利說明】帶有涂覆有原子層沉積的輸入端口的集成參考真空壓力傳感器
【背景技術】
[0001]硅壓力傳感器提供了多個益處，這些益處包括小尺寸、良好品質、和穩定的性能。另外，因為多個同樣的傳感器可被在單個晶片上同時制造，所以硅壓力傳感器制造起來也是成本有效的。在壓力傳感器的至少一個示例中，壓阻式硅結構被制造在薄膜上，使得壓阻式結構在薄膜對由壓力介質施加的壓力做出反應時該薄膜的應變。不過，由薄膜的支撐結構引起的應變可能引起傳感器輸出的變化。用于制造支撐結構的材料中的一些可能是吸濕的。當支撐結構是吸濕的是，支撐結構的物理尺寸在支撐結構吸收了空氣中的濕氣時發生變化。物理尺寸的變化改變了薄膜上的應力，這相應地改變了傳感器輸出并引起了感測誤差。
[0002]而且，當壓力傳感器被用于測量環境中的絕對壓力時，穩定的參考真空可被提供在傳感器的壓力感測薄膜的與該感測薄膜的被暴露給壓力介質的一側相對的一側附近。隨著時間的流逝，參考真空中的材料可能排氣。參考真空內的材料的排氣改變了在薄膜的不同側之間的壓力差，這引起了傳感器測量結果中的漂移誤差。
【發明內容】
[0003]提供了帶有涂覆有原子層沉積的輸入端口的集成參考真空壓力傳感器。在一個實施方式中，壓力傳感器包括殼體，該殼體包括構造成當殼體被放置在包含介質的環境中時允許該介質進入殼體的內部的輸入端口 ；牢固地安裝在殼體內的基層；和安裝到該基層上的應力隔離構件，其中通道從輸入端口的一端延伸通過基層和應力隔離構件，其中至少一個跡被嵌入到應力隔離構件中，其中應力隔離構件和基層的面對該通道和輸入端口的表面都涂覆有原子層沉積。壓力傳感器還包括被結合到應力隔離構件的傳感器裸芯，該傳感器裸芯包括薄膜，該薄膜具有在其上形成的感測電路，其中該薄膜的第一側被暴露給應力隔離構件中的通道的開口并且感測電路被安裝到該薄膜的第二側，該第二側與應力隔離構件中的通道的所述開口氣密地密封隔離開；至少一個通路延伸通過感測裸芯，該通路將感測電路電連接到至少一個跡；以及真空參考蓋，其被氣密地結合到應力隔離構件，該真空參考蓋具有凹部，該凹部包含形成在其內的真空，其中傳感器裸芯被定位在該凹部內并且感測電路被暴露給該真空。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0004]應理解，附圖僅描述了示例性實施例并且因此不被認為是限定范圍，示例性實施例將通過使用附圖被進一步具體和詳細地描述，附圖中:
圖1A和IB是說明了在本公開中描述的不同的實施例中的壓力感測設備的橫截面視圖的圖；
圖2是說明了在本公開中描述的一個實施例中的應力隔離構件上安裝的傳感器裸芯的橫截面視圖的圖；以及圖3是說明了用于制造在本公開中描述的一個實施例中的壓力傳感器的方法的流程圖。
[0005]根據慣常實踐，各種描述的特征都不是按比例繪制的，而是繪制成強調與示例性實施例有關的具體特征。
【具體實施方式】
[0006]在下面的具體描述中，參考所示附圖，這些附圖形成該描述的一部分，并且在附圖中通過實例示出了具體的說明性實施例。不過，應該理解，其它的實施例可被利用并且可進行邏輯、機械、和電的改變。而且，附圖中和說明書中給出的方法不應被理解為限制各個步驟可被執行的順序。因此，不應以限制的意義理解下面的具體描述。
[0007]在至少一個實施例中，通過原子層沉積對吸濕支撐材料的被暴露給空氣的表面涂覆保護層來避免由在傳感器裸芯上的薄膜的吸濕支撐材料引起的濕氣吸收。例如，包含薄膜的傳感器裸芯可被安裝在應力隔離構件(像基座那樣)上，該應力隔離構件具有通道，該通道延伸通過應力隔離構件以使得壓力介質能穿過該通道并在薄膜上施加壓力。另外，應力隔離構件可被安裝在基層上，其中該通道還延伸通過該基層。為了防止基層和應力隔離構件的表面不吸收壓力介質中的濕氣，基層和應力隔離構件的暴露給壓力介質的表面被通過原子層沉積過程涂覆有保護層。
[0008]在另一個實施方式中，真空參考蓋被結合在傳感器裸芯上以抑制用于薄膜的參考真空內的排氣。為了能實現真空參考蓋的結合，薄膜上的電路被通過通路電連接到外部電路，該通路延伸通過傳感器裸芯并接觸被嵌入在應力隔離構件內的金屬跡。該跡延伸通過應力隔離構件以將該跡互連到前端電路和外部系統。真空參考蓋防止除了形成在該薄膜上的傳感器電路以外的部件被暴露給參考真空。而且，限制暴露給參考真空的部件還限制了發生在參考真空內的排氣的量。在某些實施例中，真空參考蓋還包括吸氣劑，以保持參考真空內的真空度。
[0009]圖1A是壓力感測設備100的橫截面視圖。壓力感測設備100能夠測量某些介質中的壓力。例如，由壓力感測設備100感測的壓力介質可包括空氣或液體。為了感測壓力介質的壓力，壓力感測設備100包括輸入端口 102，其中輸入端口 102允許壓力介質進入殼體104104保護壓力感測設備100不受環境影響，這些環境影響可損害壓力感測設備100或影響壓力感測設備100的性能。
[0010]為了感測殼體104內部的壓力介質的壓力，壓力感測設備100包括傳感器裸芯106。在至少一個實施方式中，傳感器裸芯106是壓阻式硅壓力感測裸芯，其中形成在硅薄膜105上的壓阻式硅結構對薄膜105中的應變作出響應。在至少一個實施例中，為了將傳感器裸芯106暴露給壓力介質，壓力介質通過輸入端口 102進入殼體104，然后穿過應力隔離構件110中的通道108。通道108內的壓力介質施加力到傳感器裸芯106上，該力在傳感器裸芯106內的薄膜105依照由壓力介質施加的壓力移動時引起壓阻式硅結構發生應變。在壓阻式硅結構上的應變改變了在壓阻式硅結構中的壓阻元件的電阻。當已知電流經過壓阻式硅結構時，由壓阻元件的電阻引起的壓降可被用于確定壓力介質對傳感器裸芯106的薄膜作用的壓力。
[0011]對殼體104的應力可影響壓力感測設備100的被定位在殼體104內的部件。雖然在該殼體內的部件中的一些極小地受應力影響，但由在殼體104上的應力引起的在定位在傳感器裸芯106上的壓阻式硅結構上的應變可負面地影響由壓力感測設備100作出的壓力測量結果的精度。例如，殼體104上的應變可使傳感器裸芯106以類似于由壓力介質施加到傳感器裸芯106的薄膜105的應變的方式發生應變，這導致了從傳感器裸芯106得到的壓力測量結果中的偏移。在某些實施方式中，為了將傳感器裸芯106與殼體104或壓力感測設備100內的其它部件上的應力隔離開，傳感器裸芯106被安裝在應力隔離構件110上。應力隔離構件110將傳感器裸芯106與施加到殼體104上的或者由殼體104內的其它部件引起的應變隔離開。例如，應力隔離構件110可包括基座，該基座具有安裝在其上的傳感器裸芯，其中基座將殼體104內的傳感器裸芯與影響殼體104或壓力感測設備100的其它部件的物理力隔離開。
[0012]在某些實施例中，為了進一步防止應變影響傳感器裸芯106的壓力測量結果的精度，應力隔離構件110是由具有與傳感器裸芯106類似的熱膨脹系數(CTE)的材料制成的。例如，當傳感器裸芯106是由硅制造的時，應力隔離構件110由具有與硅基本上相同的CTE的材料制造。因此，當應力隔離構件110和/或傳感器裸芯106經歷熱膨脹時，應力隔離構件110和傳感器裸芯106以相同的速率膨脹以防止熱膨脹應用應力到形成在傳感器裸芯106上的壓阻元件。在至少一個示例性實施方式中，傳感器裸芯106是由硅匹配低溫共燒陶瓷(SM-LTCC)制造。在另外的實施例中，當應力隔離構件110被制造時，傳感器裸芯106被使用熱電結合過程或其它的用于將傳感器裸芯106結合到應力隔離構件110的過程結合到應力隔離構件110。
[0013]在至少一個實施方式中，為了方便在傳感器裸芯106的薄膜上的電子器件之間的電連接，金屬化通路111 (下面參照圖2描述)被形成通過傳感器裸芯106。另外，在應力隔離構件110的制造期間，嵌入的跡112被形成在應力隔離構件110內。嵌入的跡112電連接到形成在傳感器裸芯106內的通路并且延伸通過應力隔離構件110以將從應力隔離構件110延伸的引腳114與形成在定位在殼體104內的電路晶片118上的前端電路116互連。
[0014]在某些實施例中，傳感器裸芯106的薄膜105的一側被暴露給通道108內的壓力介質，而薄膜105的相對側暴露給參考真空121。在某些實施方式中，參考真空121內的各種不同的部件都可能隨著時間的推移而排氣。該各種不同的部件的排氣改變了參考真空內的壓力，參考真空內的壓力的這種改變還改變了在薄膜105暴露給壓力介質時傳感器裸芯106的該薄膜105的壓阻元件所經歷的應變的量。在參考真空121和壓力介質之間的壓差的由參考真空121內的壓力變化引起的改變引起了壓力測量結果中的誤差。為了限制從各種不同的部件的潛在的材料排氣進入參考真空121，薄膜105可被密封在真空參考蓋120內，其中真空參考蓋120限制了暴露給參考真空的可能的排氣部件的數量。
[0015]在某些實施方式中，當傳感器裸芯106被安裝在應力隔離構件110上時，通過貫通的傳感器通路111和嵌入的跡112使真空參考蓋120可行。通路111和嵌入的跡112允許從形成在薄膜105上的壓阻元件的電連接延伸通過傳感器裸芯106和應力隔離構件110到達互連引腳114，其中該電連接延伸到包含前端電路116的電路晶片118。例如，圖1B說明了壓力感測設備150的另一個實施方式，其中壓力感測設備150不具有圖1A中的真空參考蓋120或通路111。如圖1B中所示，若沒有穿過傳感器裸芯106的通路111，延伸通過形成在傳感器裸芯106的薄膜105上的壓阻元件的信號是通過導線113實現的，導線113被結合到參考真空121內的傳感器裸芯106的表面，其中導線113直接從傳感器裸芯106延伸到更遠的電子器件，例如電路晶片118上的前端電路116。如果導線113直接從傳感器裸芯106延伸到前端電路116，那么前端電路116、連接導線113、和前端電路116支撐結構(例如電路晶片118)將在參考真空121內并且參考真空121內的各種不同的部件可能會排氣到參考真空121內并且改變了壓力感測設備150的性能。相比而言，如在圖1A中所示，延伸通過傳感器裸芯106的電連接通路111和延伸通過應力隔離構件110的嵌入的跡112能夠實現真空參考蓋120結合在傳感器裸芯106上，以限制參考真空內的可能材料排氣到安裝在薄膜105的表面上的電兀件。
[0016]在至少一個實施方式中，真空參考蓋120是凹陷式蓋，其配裝到傳感器裸芯106上，該蓋在制造過程中當傳感器裸芯106和應力隔離構件110都存在于真空環境中時被施加到傳感器裸芯106上。真空參考蓋120可由諸如硅的材料或比如SM-LTCC的其它材料制造。類似于應力隔離構件110，真空參考蓋120可由具有和傳感器裸芯106和應力隔離構件110相同的CTE的材料制造。在真空參考蓋120和應力隔離構件110都在真空環境中時，真空參考蓋120被使用熱電結合或其它的在真空參考蓋120的凹部內氣密地密封傳感器裸芯106和真空參考蓋120之間的真空的結合方法結合到應力隔離構件110。
[0017]在至少一個實施方式中，當傳感器裸芯106和真空參考蓋120被安裝在應力隔離構件110上時，應力隔離構件110被安裝到基層122。在某些示例性實施方式中，基層122被形成為氧化鋁坯料，或其它可銅焊的材料。替換地，應力隔離構件110在傳感器裸芯106和真空參考蓋120被結合到應力隔離構件110之前被形成在基層122上。在某些實施例中，多個應力隔離構件110被制造在基層122上。傳感器裸芯106和真空參考蓋120然后可被結合到應力隔離構件110中的每一個。當傳感器裸芯106和真空參考蓋120被結合到應力隔離構件110中的每一個時，多個應力隔離構件110被分別形成為(singulate)帶有相應的傳感器裸芯106和相應的真空參考蓋120的獨立的應力隔離構件110。
[0018]當應力隔離構件110被安裝到基層122時，應力隔離構件110和基層122被放置在殼體104內，其中應力隔離構件110和基層122被牢固地結合在殼體104內。例如，應力隔離構件110和基層122被通過銅焊124牢固地結合到殼體。替換地，應力隔離構件110和基層122被通過釬焊接頭牢固地結合到殼體。在某些實施方式中，當應力隔離構件110被牢固地結合在殼體104內時，互連引腳114被定位在應力隔離構件110內，使得在應力隔離構件110內的嵌入的跡112接觸互連引腳114。替換地，互連引腳114在應力隔離構件110被牢固地結合在殼體104內之前被定位在應力隔離構件110內。當互連引腳114被定位在應力隔離構件110內時，包含前端電路116的電路晶片118被放置成使得互連引腳114提供了在嵌入的跡112和前端電路116之間的電連接。前端電路包括了電子器件，該電子器件部分地起到控制到傳感器裸芯106上的電元件的輸入的作用。例如，前端電路116包括了模數轉換器、數模轉換器、多芯片模塊等。在至少一個實施方式中，前端電路116執行諸如壓力輸出表征、輸出信號調節等功能。
[0019]在某些實施例中，電路晶片118被電連接到電連接器130，電連接器130被用氣密焊接128焊接到殼體104。電連接器130從殼體104延伸并連接到外部系統。例如，在圖1A所示的示例中，電連接器130帶有螺紋以幫助壓力感測設備100結合到更大的系統中。因此，通過電連接器130，外部系統能夠從在傳感器裸芯106的薄膜上的壓阻元件獲得壓力測量結果。
[0020]在另外的實施例中，應力隔離構件110可由諸如硅、SM-LTCC等的吸濕材料制造。當應力隔離構件110是由吸濕材料制造的時，應力隔離構件110在應力隔離構件110吸收壓力介質內的濕氣時膨脹。如果應力隔離構件110被暴露給壓力介質中的濕氣，那么應力隔離構件110的膨脹可以如下方式膨脹，即使得在傳感器裸芯106上的壓阻元件變為發生應變，因此引起了由壓阻元件產生的測量結果中的偏移。在某些實施例(在圖1A和IB中都示出了)，應力隔離構件110被原子層沉積(ALD)涂層126保護以不受濕氣影響，該涂層防止了壓力介質中的濕氣接觸應力隔離構件110。例如，ALD涂層126包括了沉積到暴露給壓力介質的應力隔離構件110和基層122的表面上的金屬氧化物涂層。在一個示例性實施例中，ALD涂層126在應力隔離構件110和基層122被安裝在殼體104內之前被施涂。替換地，ALD涂層126在應力隔離構件110和基層122被安裝在殼體104內之后被施涂。
[0021]如上面描述的，使用將傳感器裸芯106上的感測電路(在下面的圖2中被描述為感測電路207)電連接到前端電路116的通路111和嵌入的跡112使得能夠在傳感器裸芯106上使用真空參考蓋120。真空參考蓋120通過限制在參考真空121內的部件的數量來防止在參考真空121內的材料的排氣影響參考真空121內的壓力。另外，在應力隔離構件110上的ALD涂層126防止了壓力感測設備100的吸濕部件從壓力介質吸收濕氣。通過保持參考真空并防止吸濕部件吸收濕氣，壓力感測設備100更能抵抗在壓力測量結果內的可能的誤差源。
[0022]圖2是安裝在應力隔離構件210的頂部上的傳感器裸芯206的橫截面圖，其中應力隔離構件210是基座。在某些實施例中應力隔離構件210起到圖1A中的應力隔離構件110的作用。還類似于應力隔離構件110，通道208延伸通過應力隔離構件210。通道208允許壓力介質穿過應力隔離構件210。
[0023]在至少一個實施例中，應力隔離構件210將傳感器裸芯206與可能影響傳感器測量結果準確性的應力隔離開。傳感器裸芯206也可起到圖1A中的傳感器裸芯106的實施例的作用。傳感器裸芯206包括薄膜205和壓阻元件207。薄膜205被定位在延伸通過應力隔離構件210的通道208上方并且依照在通道208內的壓力介質的壓力移動。為了測量壓力，傳感器裸芯206包括壓阻元件207，其被安裝在薄膜205的與通道208相對的一側上。當薄膜205響應于壓力介質的壓力而移動時，該移動施加應變力到壓阻元件207上。壓阻元件207上的應變改變了壓阻元件207的電阻，這影響了經過壓阻元件207的電流的可測量電壓。在至少一個實施例中，壓阻元件207包括壓力感測元件和穩定感測元件。
[0024]在某些實施例中，壓阻元件207電連接到金屬化通路211。金屬化通路211然后連接到形成在應力隔離構件210內的嵌入的跡212。嵌入的跡212延伸通過應力隔離構件210以提供到前端電路的連接，例如上面參照圖1A描述的前端電路116。如上所述，嵌入的跡212和金屬化通路211允許真空參考蓋220被放置在傳感器裸芯206上并且結合到應力隔離構件210，而不干涉在壓阻元件207和前端電路之間的電連接。在至少一個替換實施方式中，吸氣劑225可被放置在傳感器裸芯206上方的真空參考蓋220的凹部內，其中吸氣劑225被根據本領域技術人員已知的方法激活。吸氣劑225吸收在結合之后存在于參考真空221中的任何剩余的氣體分子并且吸收在結合之后從參考真空221內的元件排氣產生的分子。[0025]另外，當應力隔離構件210是由硅材料制造的時，并且該硅材料與壓力介質內的空氣相互作用時，形成了一層吸濕二氧化硅。二氧化硅從空氣吸收濕氣并且引起了應力隔離構件210改變形狀。為了防止應力隔離構件210從空氣吸收濕氣，應力隔離構件的暴露給通過通道的空氣的表面涂覆有原子層沉積涂層226。在至少一個實施例中，涂層226是金屬氧化物，例如氧化鋁或氧化鈦。涂層226防止了濕氣被應力隔離構件210的部分吸收并且防止了濕氣負面地影響壓力傳感器的操作。
[0026]圖3是用于制造壓力傳感器的方法300的一個示例性實施例的流程圖。在圖3中示出的示例性實施例在本文中被描述為被使用圖1A中示出的壓力感測設備100實施，但是應該理解，其它的實施例可以其它方式實施。
[0027]方法300前進到302，在那里應力隔離構件110被形成為接觸基層122。在某些實施例中，應力隔離構件110是由在由氧化鋁形成的基層122上的SM-LTCC材料形成的。在至少一個實施例中，通道108延伸通過應力隔離構件110和基層122，使得氣體或液體介質能夠穿過通道108。另外，應力隔離構件110可以是基座形形狀，其中通道縱向地延伸通過應力隔離構件110的基座。
[0028]方法300前進到304，在那里傳感器裸芯106被制造。傳感器裸芯106包括硅薄膜，其帶有形成在該薄膜上的傳感器電路。在至少一個實施方式中，傳感器電路包括壓阻元件，該壓阻元件依照薄膜的移動改變電阻。當傳感器裸芯106被制造時，方法300前進到306，在那里傳感器裸芯106被安裝到應力隔離構件110。在至少一個實施方式中，傳感器裸芯106被安裝到應力隔離構件110，使得傳感器裸芯106的薄膜被定位在通道108的開口上方。在至少一個實施例中，傳感器裸芯106上的傳感器電路被連接到金屬化通路，該通路延伸通過傳感器裸芯106。當傳感器裸芯106被安裝到應力隔離構件110上時，金屬化通路就與形成在應力隔離構件110內的嵌入的跡112接觸，使得傳感器電路被電連接到嵌入的跡112。
[0029]在某些實施例中，方法300前進到308，在那里應力隔離構件110、基層122、和傳感器裸芯106被固定到殼體104內。例如，組裝后的部件被放置在殼體104內，殼體104具有輸入端口 102，使得進入輸入端口 102的壓力介質能夠進入在基層122上的通道108的開口。而且，在至少一個示例性實施例中，組裝后的部件被用銅焊124固定到殼體104內。替換地，在部件被組裝在一起時，應力隔離構件110、基層122和傳感器裸芯106被單獨地固定到殼體104內。
[0030]方法300前進到310，在那里應力隔離構件110和基層122的表面被涂覆有原子層沉積。在某些實施方式中，應力隔離構件Iio和基層122可由吸濕材料制造。當應力隔離構件110和/或基層122是吸濕的并且被暴露給壓力介質中的濕氣時，應力隔離構件110和/或基層122可膨脹并引起傳感器裸芯106中的導致測量誤差的應變。為了防止吸收濕氣，應力隔離構件110和基層122的暴露給通道108內或輸入端口 102內的壓力介質的表面可被涂覆有原子層沉積126。在一個實施方式中，應力隔離構件110和基層122在應力隔離構件110和基層122被固定在殼體內之前被涂覆。替換地，應力隔離構件110和基層122在應力隔離構件110和基層122被固定在殼體104內之后被涂覆原子層沉積126。
[0031]在至少一個實施方式中，方法300前進到312，在那里在傳感器裸芯106上的感測電路被電連接到外部系統。如上所述，該感測電路電連接到傳感器裸芯106內的通路，該通路被聯接到應力隔離構件110內的嵌入的跡112。為了將感測電路電連接到外部系統，嵌入的跡112可通過互連裝置114與前端電路116連接，前端電路116通過外部連接器130連接到外部系統。替換地，感測電路可通過直接從感測電路延伸的導線111連接到前端電路116。
[0032]方法300前進到314，在那里傳感器裸芯106的第二側被密封在具有已知壓力的環境內。在某些實施方式中，其中傳感器100是絕對壓力傳感器，該感測電路測量壓力介質相對于絕對真空的壓力。替換地，感測電路可測量壓力介質的相對于任何已知參考壓力的壓力。在至少一個實施方式中，從在具有已知壓力的環境中的材料的排氣可引起由感測電路提供的測量結果中的誤差。為了保持已知的壓力并防止排氣，參考蓋120被圍繞著傳感器裸芯106的與接觸通道108內的壓力介質的表面相對的表面結合到應力隔離構件110。參考蓋120限制了能夠排氣并改變參考壓力，從而引起所得到的壓力測量結果的漂移的材料的量。替換地，前端電路也能被氣密地密封在殼體104內，其中該密封是在具有已知壓力的環境下完成的。
[0033]示例實施例
示例I包括用于制造壓力傳感器的方法，該方法包括:形成與基層接觸的應力隔離構件，其中該應力隔離構件和基層具有通道，該通道形成為穿過基層和應力隔離構件；制造傳感器裸芯，其中該傳感器裸芯包括具有薄膜，該薄膜具有在其上形成的感測電路；將傳感器裸芯安裝到應力隔離構件，其中薄膜的第一側被暴露給所述通道的開口 ；將應力隔離構件、基層、和傳感器裸芯安裝到具有輸入端口的殼體內，其中所述通道在殼體內被定位成使得進入輸入端口的壓力介質也進入該通道；用原子層沉積涂覆應力隔離構件和基層的暴露給所述輸入端口或所述通道的表面；將所述感測電路電連接到外部系統；并且在具有已知壓力的環境沒密封所述傳感器裸芯的第二側，其中第二側被與所述通道的所述開口氣密地隔離開。
[0034]示例2包括示例I的方法，其中在具有已知壓力的環境內密封所述傳感器裸芯的所述側包括在該環境內將參考蓋結合到所述應力隔離構件，該參考蓋具有凹部，其中蓋傳感器裸芯被定位在該凹部內。
[0035]示例3包括示例2的方法，其中該參考蓋是由具有和傳感器裸芯相同的熱膨脹系數的材料制造的。
[0036]示例4包括示例1-3中任一項的方法,其中在所述基層上形成所述應力隔離構件包括在該應力隔離構件內形成嵌入的導電跡，其中嵌入的導電跡電連接到所述感測電路。
[0037]示例5包括示例4的方法，其中制造該傳感器裸芯包括形成通過該傳感器裸芯的通路，其中該通路在所述傳感器裸芯被安裝到所述應力隔離構件時電連接所述嵌入的導電跡到所述感測電路。
[0038]示例6包括示例1-5中任一項的方法，其中應力隔離構件是由硅熱膨脹系數匹配低溫共燒陶瓷制造的。
[0039]示例7包括示例1-6中任一項的方法,其中所述應力隔離構件包括基座,其從所述基層的表面延伸遠離，其中所述通道縱向地延伸通過該基座，所述傳感器裸芯被安裝到該基座，其中所述通道的暴露給所述薄膜的第一側的開口是位于該基座的最遠離所述基層的那側。[0040]示例8包括示例1-7中任一項的方法，其中原子層沉積包括金屬氧化物。
[0041]示例9包括示例1-8中任一項的方法，其中電連接所述感測電路到外部系統包括:電連接該感測電路到所述殼體內的前端電路；通過外部連接器電連接該前端電路到該外部系統。
[0042]示例10包括示例1-9中任一項的方法，其中基層和應力隔離構件通過銅焊和釬焊接頭中的至少一個被固定在所述殼體內。
[0043]不例11包括壓力傳感器,該傳感器包括:包括輸入端口的殼體，該輸入端口被構造成在該殼體被放置在包含介質的環境中時允許該介質進入該殼體的內部；牢固地安裝在該殼體內的基層；安裝到該基層的應力隔離構件，其中通道從所述輸入端口的一端延伸通過該基層和應力隔離構件，其中至少一個跡被嵌入在應力隔離構件內；結合到應力隔離構件的傳感器裸芯，該傳感器裸芯包括薄膜，該薄膜具有形成在其上的感測電路，其中薄膜的第一側被暴露給在應力隔離構件中的通道的開口，并且所述感測電路被安裝到該薄膜的被與該應力隔離構件中的通道的所述開口氣密地密封隔離開的第二側；延伸通過所述傳感器裸芯的至少一個通路，該通路電連接所述感測電路到所述至少一個跡；和氣密地結合到所述應力隔離構件的真空參考蓋，該真空參考蓋具有凹部，該凹部包含在其內形成的真空，其中傳感器裸芯被定位在該凹部內并且該感測電路被暴露給所述真空。
[0044]示例12包括示例11的壓力傳感器，其中所述應力隔離構件包括基座，其從所述基層的表面延伸遠離，其中所述通道縱向地延伸通過該基座，所述傳感器裸芯被安裝到該基座，其中所述通道的暴露給所述薄膜的第一側的開口是位于該基座的最遠離所述基層的那側。
[0045]示例13包括示例11-12中任一項的壓力傳感器,其中該真空參考蓋是由具有和傳感器裸芯相同的熱膨脹系數的材料制造的。
[0046]示例14包括示例11-13中任一項的壓力傳感器，其中應力隔離構件是由硅熱膨脹系數匹配低溫共燒陶瓷制造的。
[0047]示例15包括示例11-14中任一項的壓力傳感器，還包括原子層沉積涂層，該涂層用原子層沉積覆蓋了所述應力隔離構件和所述基層的暴露給所述輸入端口或所述通道的表面。
[0048]示例16包括示例15的壓力傳感器，其中原子層沉積包括金屬氧化物。
[0049]示例17包括如示例11-16中任一項的壓力傳感器,還包括:定位在該殼體內的前端電路，該前端電路被電連接到所述至少一個跡；以及外部連接器，其提供了在該前端電路和外部系統之間的電連接。
[0050]示例18包括示例11-17中任一項的壓力傳感器，其中基層和應力隔離構件通過銅焊和釬焊接頭中的至少一個被固定在所述殼體內。
[0051]示例19包括示例11-18中任一項的壓力傳感器,其中該真空參考蓋包括定位在所述凹部內的吸氣劑。
[0052]不例20包括壓力傳感器,該傳感器包括:殼體，該殼體包括輸入端口，該輸入端口構造成在該殼體被放置在包含介質的環境中時允許該介質進入該殼體的內部；牢固地安裝在該殼體內的基層；安裝到該基層的應力隔離構件，其中通道從該輸入端口的一端延伸通過該基層和該應力隔離構件，其中至少一個跡被嵌入在該應力隔離構件內，其中該應力隔離構件和該基層的面對所述通道和所述輸入端口的表面被涂覆有原子層沉積；結合到該應力隔離構件的傳感器裸芯，該傳感器裸芯包括薄膜，該薄膜具有形成在其上的感測電路，其中該薄膜的第一側被暴露給該應力隔離構件中的通道的開口，并且該感測電路被安裝到該薄膜的被與該應力隔離構件中的通道的該開口氣密地密封隔離開的第二側；延伸通過該傳感器裸芯的至少一個通路，該通路電連接該感測電路到所述至少一個跡；以及氣密地結合到該應力隔離構件的真空參考蓋，該真空參考蓋具有凹部，該凹部包含在其內形成的真空，其中該傳感器裸芯被定位在該凹部內并且該感測電路被暴露給該真空。
[0053]盡管本文已經圖示和描述了具體實施例，但是本領域技術人員應該意識到，目的在于實現同樣目的的任何布置都可代替示出的具體實施例。因此，顯然的是，本發明僅由權利要求及其等同方式限制。
[0054]在本申請中使用的相對位置的術語是基于平行于晶片或基層的傳統平面或工作表面的平面定義的，與該晶片或基層的取向無關。在本申請中使用的術語“水平的”或“側向的”被定義為平行于晶片或基層的傳統平面或工作表面的平面，與該晶片或基層的取向無關。術語“豎直的”指的是垂直于水平的方向。術語例如“在……上”、“側”(如側壁中的偵D、“更高”、“更低”、“上方”、“頂部”和“下面”都是相對于在晶片或基層的頂部平面上的傳統平面或工作表面定義的，與該 晶片或基層的取向無關。
【權利要求】
1.一種用于制造壓力傳感器的方法，該方法包括: 形成與基層(122)接觸的應力隔離構件(110)，其中應力隔離構件(110)和基層(122)具有通道(108)，該通道形成為穿過基層(122)和應力隔離構件(110); 制造傳感器裸芯(106)，其中傳感器裸芯(106)包括薄膜(105)，該薄膜具有形成在其上的感測電路； 將傳感器裸芯(106)安裝到應力隔離構件(110)，其中薄膜(105)的第一側被暴露給通道(108)的開口 ； 固定應力隔離構件(110)、基層(122)和傳感器裸芯(106)到具有輸入端口( 102)的殼體(104)內，其中通道(108)在殼體(104)內被定位成使得進入輸入端口( 102)的壓力介質也進入通道(108)； 用原子層沉積(126)涂覆應力隔離構件(110)和基層(122)的被暴露給輸入端口( 102)或通道(108)的表面； 電連接該感測電路到外部系統；以及 在具有已知壓力的環境內密封傳感器裸芯(106)的第二側，其中第二側被氣密地與通道(108)的所述開口隔離開。
2.一種壓力傳感器，該傳感器包括: 包括輸入端口( 102)的殼體(104)，該輸入端口被構造成在殼體(104)被放置在包含介質的環境內時允許該介質進入殼體(104)的內部； 牢固地安裝在殼體(104)內的基層(122)； 安裝到基層(122)的應力隔離構件(110)，其中通道(108)從輸入端口( 102)的一端延伸穿過基層(122)和應力隔離構件(110)，其中至少一個跡(111)被嵌入在應力隔離構件(110)內； 結合到應力隔離構件(110)的傳感器裸芯(106)，傳感器裸芯(106)包括薄膜(105)，該薄膜具有形成在其上的感測電路(207)，其中薄膜(105)的第一側被暴露給在應力隔離構件(110)中的通道(108)的開口，而感測電路(207)被安裝到薄膜(105)的被與應力隔離構件(110)內的通道(108)的所述開口氣密地密封隔離開的第二側； 延伸穿過所述傳感器裸芯的至少一個通路，該通路電連接感測電路(207)到所述至少一個跡(111);以及 氣密地結合到應力隔離構件(110)的真空參考蓋(120)，真空參考蓋(120)具有凹部(121),該凹部包含形成在其內的真空，其中傳感器裸芯(106)被定位在該凹部(121)內并且感測電路(207 )被暴露給所述真空。
3.如權利要求2所述的壓力傳感器，還包括原子層沉積(126)涂層，該涂層用原子層沉積(126)覆蓋了所述應力隔離構件(110)和所述基層(122)的暴露給所述輸入端口(102)或所述通道(108)的表面。
【文檔編號】G01L9/06GK104006913SQ201410066157
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2013年2月27日
【發明者】G.C.布朗 申請人:霍尼韋爾國際公司
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