[发明专利]高温下应用的介质兼容型电隔离压力传感器

权利要求书

1.一种微电子机械系统(MEMS)压力传感器，所述MEMS压力传感器包括：

测量晶片，所述测量晶片包括：

微机械结构，所述微机械结构包括隔膜区域和基座区域，其中所述隔膜区域的第一表面被构造为加压介质可以到达，其中所述加压介质施加压力，进而导致所述隔膜区域发生偏转；

电绝缘层，所述电绝缘层配置在所述隔膜区域的第二表面上，所述第二表面与所述第一表面相对；以及

多个传感元件，所述多个传感元件在所述电绝缘层上被图案化，所述电绝缘层配置在所述隔膜区域的所述第二表面上，其中所述传感元件的热膨胀系数与所述测量晶片的热膨胀系数大致匹配；

帽盖晶片，所述帽盖晶片被耦合至所述测量晶片，所述帽盖晶片包括：

凹槽，所述凹槽位于所述帽盖晶片的面对所述测量晶片的内表面上，所述测量晶片界定封闭的参照腔室，所述封闭的参照腔室包围所述传感元件并且阻止所述传感元件暴露给外部环境；

多个穿过晶片的嵌入式过孔，所述多个穿过晶片的嵌入式过孔由导电材料制成，以将来自所述传感元件的电连接引到所述帽盖晶片的外表面，所述外表面与凹槽的所述内表面相对；以及

垫片晶片，所述垫片晶片具有中心孔，其中所述中心孔与所述隔膜区域对准，并且与所述微机械结构的所述基座区域结合。

2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中所述微机械结构由硅制成，并且包含所述传感元件的层由掺杂质的硅制成以实现期望的薄层阻抗。

3.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中所述帽盖晶片由导电材料制成，其中所述帽盖晶片的部分被用作所述嵌入式过孔，并且所述嵌入式过孔具有电绝缘的侧壁。

4.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中所述包含所述传感元件的层是多晶体硅层、单晶体硅层、或者在去除牺牲晶片的主体部分之后，通过熔接法在所述电绝缘层上方结合所述牺牲晶片所形成的层。

5.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中所述垫片晶片由派热克斯玻璃或者硅制成。

6.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中所述垫片晶片和所述微机械结构通过下列方法之一结合，其中所述方法包括阳极结合法、熔接法、玻璃熔接法、共晶结合法、焊锡结合法和热压接结合法。

7.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中所述帽盖晶片通过玻璃熔接法、共晶结合法、焊锡结合法、倒装结合法、熔接法、和热压接结合法被耦合至所述测量晶片。

8.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其中在所述加压介质到达的所述隔膜区域的所述第一表面上沉积耐腐蚀性材料层。

9.根据权利要求8所述的MEMS压力传感器，其中所述耐腐蚀性材料为氧化铝。

10.一种制造微电子机械系统(MEMS)压力传感器的方法，所述方法包括：

形成微机械结构，所述微机械结构包括隔膜区域和基座区域，其中所述微机械结构的第一表面被构造为通过加压介质可以到达，其中所述加压介质施加压力，进而导致所述隔膜区域发生偏转；

形成电绝缘层，所述电绝缘层配置在所述隔膜区域的第二表面上，所述第二表面与所述第一表面相对；以及

形成多个传感元件，所述多个传感元件在所述电绝缘层上被图案化，所述电绝缘层配置在所述隔膜区域的所述第二表面上，其中所述传感元件的热膨胀系数与所述测量晶片的热膨胀系数大致匹配；

形成帽盖晶片，所述帽盖晶片具有位于内表面中的中心凹槽；

在所述帽盖晶片中形成多个穿过晶片的嵌入式过孔，所述多个穿过晶片的嵌入式过孔由电传导材料制成；

通过将所述帽盖晶片的所述内凹槽表面耦合至所述测量晶片，产生封闭的腔室，使得所述传感元件被包围在所述凹槽中，并且通过所述电传导穿过晶片的嵌入式过孔将来自所述传感元件的电连接引出到与所述帽盖晶片的外表面，其中所述外表面与所述内凹入表面相对；

形成带有中心孔的垫片晶片；以及

将所述垫片晶片连接到带有所述中心孔的所述微机械结构的所述基座区域，其中所述中心孔与所述隔膜区域对准。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述微机械结构由硅制成，并且包含所述传感元件的层由掺杂质的硅制成以实现期望的薄层阻抗。