[发明专利]具有硅应力隔离构件的集成SOI压力传感器

说明书

公开了具有硅应力隔离构件的集成SOI压力传感器。在一个实施例中提供了压力传感器。该压力传感器包括壳体，壳体具有输入端口，输入端口配置为允许介质进入壳体。将支撑件安装在壳体内，支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔。将应力隔离构件安装在支撑件的第一孔内，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成。传感器管芯结合到应力隔离构件。传感器管芯包括：硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反。

背景技术

硅压力传感器提供了多种优点，包括小尺寸、良好的质量以及稳定的性能。此外，由于多个相同的传感器可以同时在单个晶片上制备，因此硅压力传感器对于制造而言也是成本有效的。在压力传感器的至少一个例子中，压敏电阻器在硅膜片上制备，使得当膜片对压力介质所施加的压力做出反应时压敏电阻器感测膜片中的应变。甚至当压力介质是洁净的干燥空气时，硅感测管芯也需要与环境的某种形式的隔离。对于绝对式传感器，这是通过形成的正常SiO2层来提供的。洁净的干燥空气包含为仅仅接触膜片的不包含金属迹线和衬垫的侧。该表面仅暴露于参考真空。对于其中压力介质受限为空气的精确应用，硅膜片能安装在应力隔离构件上。

在一个实施例中，应力隔离构件是硼硅酸玻璃管。硼硅酸玻璃管表面本质上是吸湿的，并且随着时间从压力介质中吸收H2O。水含量的该变化轻微改变管的几何形状，这会引起感测元件漂移。除了由于硅和硼硅酸玻璃的膨胀系数不同以及由于在制备过程中产生的应力而导致的长期漂移，压力传感器需要广泛的调节来移除早期的漂移分量。最终，在压敏电阻器和传感器的壳体或外部电连接之间可能出现不想要的漏电流。通常依靠自然形成的二氧化硅薄涂层来提供电隔离。该膜还可以吸收水，水也可能产生传感器漂移。

发明内容

在一个实施例中提供了压力传感器。该压力传感器包括壳体，壳体包括输入端口，输入端口配置为当壳体放置在包含介质的环境中时允许介质进入壳体内部。将支撑件安装在壳体内，支撑件限定了延伸穿过其中的第一孔。将应力隔离构件安装在支撑件的第一孔内，应力隔离构件限定了延伸穿过其中的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成。传感器管芯结合到应力隔离构件。传感器管芯包括：硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反。

附图说明

应该理解的是，附图仅仅描绘了示例性实施例并且因此不应认为是对范围的限定，将通过附图的使用来以附加的特定性和细节来描述示例性实施例，其中：

图1是图示根据本公开中描述的实施例的具有集成的绝缘体上硅(SOI)传感器和硅应力隔离构件的压力感测装置的横截面视图的图；

图2是图示根据本公开中描述的实施例的传感器管芯、应力隔离构件以及图1的压力感测装置的支撑件的透视图的图；以及

图3是图示根据本公开中描述的实施例的用于制备图1的压力感测装置的方法的流程图。

按照惯例，各种已描述的特征不是按照比例绘制的，而是绘制为强调与示例性实施例有关的特定特征。

具体实施方式

在下面详细描述中，对于形成其一部分的附图作出了参考，并且其中通过说明的方式示出了特定的说明性实施例。然而，应该理解的是，可以利用其他实施例，并且可以做出逻辑的、机械的以及电气的改变。此外，附图和说明书中给出的方法不应解释为限制可以执行单独步骤的顺序。因此，下面的详细描述不应考虑为是限制意义的。

在至少一个实施例中，用作膜片的传感器管芯可安装在应力隔离构件(基座)上，应力隔离构件限定了延伸穿过应力隔离构件的第一孔，从而使得压力介质能通过该孔并且在膜片上施加压力。传感器管芯可由绝缘基底上的硅构成，并且应力隔离构件可由硅构成，使得传感器管芯和应力隔离构件能具有基本相等的热膨胀系数。这还可以使得能在晶片级上制备传感器管芯和应力隔离构件。