[发明专利]带有顶部参考腔的压力传感器

说明书

技术领域

[0001]本发明一般涉及压力传感器。更加特别地，本发明涉及在腐蚀性介质例如汽车尾气中使用的硅基绝对压力传感器，通过将传感器膜片的硅背部而不是顶部暴露于介质中，使得这些传感器更加耐用。

背景技术

[0002]压力传感器在工业中被广泛应用：US6,452,427，US6,445,053，US6,229,190，US6,167,763，US6,112,598，US5,808,210，US5,747,705，US5,585,311，US5,535,135，US5,528,452，US5,459,351，US5,453,628，US5,155,061，US4,098,133，US4,008,619。

[0003]通常的压力传感器的顶部包括：将压力转换为电信号的嵌入式压敏电阻器、用于金属互连的接触和用于引线接合的接合垫。这就暴露了应该受到保护以免受被感测介质影响的除硅以外的材料。如果顶部保护被破坏，那么通常的压力传感器会失效。这种失效对于压力传感器来说是常见的。所需要的是降低其失效率的压力传感器设计。

发明内容

[0004]本发明人设计了一种压力传感器，其克服了与发生在传感器顶部的介质引起的失效相关联的失效。

[0005]本发明的特点在于提供了一种基于半导体的压力传感器，该传感器带有覆盖传感器膜片顶部的密封参考腔。可以通过采用半导体工业中通常采用的材料和方法将材料施加到膜片顶部，形成密封参考腔。施加到膜片顶部的材料层用来形成压力传感器的密封参考腔。用激光和其它本领域技术人员所熟知的方法来在这些层中打孔，除去下层材料后形成一个空腔。然后在一参考压力下将这些孔密封，由此形成密封参考腔。该参考腔允许介质压力作用于膜片背部，并且相对于密封在膜片顶部的参考压力测量这个压力。

[0006]根据本发明的另一个特点：压力传感器具有包括底面和顶面的硅膜片，所述硅膜片用本领域技术人员所熟知的方法形成。第一层形成在顶部表面上，其中第一层的面积大于膜片的面积，并且第二层形成在第一层上，所述第二层面积大于第一层面积，并且其中形成有孔，该孔允许第一层从第二层下面被除去，从而在第二层和膜片顶部之间形成空腔。在一参考压力下第三层形成在第二层上面。第三层密封第二层中的孔从而形成密封腔，在膜片顶部具有参考压力。

[0007]根据本发明的又一个特点，将由压力传感器感测的介质施加到膜片的底面，其中该介质压力通过压力传感器被感测。膜片顶部上的密封参考腔为测量膜片背部上的介质压力提供了参考压力。

附图说明

[0008]图1示出了具有膜片并被第一层覆盖的压力传感器侧视图。

[0009]图2示出了图1所示的压力传感器的侧视图，其中在第二层中形成有孔。

[0010]图3示出了图2所示的压力传感器的侧视图，其中第一层已经被除掉，并且通过施加在第二层表面上的第三层形成了密封腔。

具体实施方式

[0011]参见图1，硅基底100具有膜片110，该膜片使用本领域技术人员所熟知的方法形成。该膜片110包括底面，对该底面施加将被测量的介质压力。第一层120形成/沉积在顶部表面的上方。第一层120的面积被图案化为大于膜片110的面积。

[0012]参见图2，示出了本发明的另一个特点。第二层130形成/沉积在第一层120的上方。第二层130的面积被图案化为大于第一层120的面积，并且与第一层120的材料不同。如图2所示，孔140形成/蚀刻在第二层130中。这些孔允许使用本领域技术人员所熟知的方法将第一层120从第二层下面除去。

[0013]参见图3，示出了本发明的另一个特点。如图3所示，第三层150形成/沉积在第二层130的上方。第三层150被图案化，并且可以是相同的材料。当在本发明的这个实施例中使用时第三层150密封第二层130中的孔，在膜片110的顶部上形成参考腔。

[0014]优选使用半导体加工领域技术人员熟知的光刻技术、沉积和/或蚀刻技术，实现本发明。使用例如氧化物的材料的第一层120沉积在足够厚的硅片表面上，这样当第一层被随后除去时将在膜片110上方形成一个空腔，并且被图案化为与膜片交叠。