[发明专利]MEMS器件校准

说明书

背景技术

本说明书总体上涉及MEMS器件，并且在一个示例中涉及校准MEMS器件。

发明内容

一种MEMS器件，包括：具有内部环境的空腔；将所述内部环境与所述MEMS器件外的外部环境相隔离的密封，其中所述密封易于响应于校准解封能量而被损坏，并且在所述密封损坏时形成耦合所述内部环境与所述外部环境的通路；以及，能够在所述密封损坏之前和所述密封损坏之后测量所述内部环境的校准电路。。

一种校准MEMS器件的方法，包括：用校准解封能量损坏将所述MEMS器件内的内部环境与所述MEMS器件外的外部环境相隔离的密封，其中在所述密封损坏时形成耦合所述内部环境与所述外部环境的通路；在所述密封损坏之前和在所述密封损坏之后测量所述内部环境的参数；以及，基于所述测量来校准所述MEMS器件。

以上发明内容不旨在代表当前或未来权利要求书中的每个示例实施例。在附图和下面的具体实施方式中讨论附加的示例实施例。

附图说明

图1是MEMS器件的一个示例。

图2是MEMS器件的另一个示例的顶视图

图3A和3B是图2的MEMS器件的截面视图。

图4是MEMS器件中的第二示例密封的顶视图。

图5是MEMS器件中的第三示例密封的顶视图。

图6是MEMS器件中的第四示例密封的顶视图。

图7是MEMS器件中的第五示例密封的顶视图。

图8是MEMS器件的另一个示例的顶视图。

图9是校准MEMS器件的方法的一个示例。

尽管本公开适用于各种修改和替代形式，但是本公开的具体内容将在附图中以示例形式示出，并且将被详细描述。然而，应该理解的是，超出所描述的具体实施例的其他实施例也是可能的。还覆盖了落入所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等价和替代实施例。

具体实施方式

MEMS器件，例如电容压力传感器和其他传感器或致动器，在针对消费和工业的应用中是有用的，包括：移动电话(例如，高度计、气压计等)、服装(例如，鞋传感器)、医疗设备(例如，眼压监测，和检测睡眠呼吸暂停)、汽车(例如，胎压监测、座位占用检测、保险杠/门中的碰撞检测)和恒压器电平感测(例如，洗衣机、空调和过滤器替换)。在一些应用中，还在使用之前对MEMS器件进行校准。

MEMS器件经常测量外部压力和密封空腔内部的参考压力之间的差异。密封空腔内部的压力可能由于工艺环境而变化。需要校准过程，以针对密封空腔中的压力的未知变化而校正压力读取。

为了进行校准过程，需要校准器件。理想地，校准器件和实际压力传感器之间的唯一差别应当是：校准器件具有非气密密封的空腔，而实际压力传感器具有气密密封的空腔。

在比较校准器件和实际压力传感器的校准过程期间，确定实际压力传感器的密封腔中的压力。

备选地，还可以在比较在破坏校准器件的气密密封之前和之后的校准器件的性能的校准过程期间，确定实际压力传感器的密封空腔中的压力。

理想地，校准器件被放置在与实际MEMS压力传感器相同的封装中的相同芯片(die)上。

其校准需要比较对校准器件的气密密封的空腔和在裂口并曝露到外部环境的空腔的测量的MEMS器件可能需要特殊处理。一种使气密密封的空腔裂口的方法需要在最后的晶圆处理步骤之一期间，在空腔膜中腐蚀一个小孔。

这可能由于以下一个或更多个原因而影响MEMS校准器件的性能。在介于执行腐蚀的时间和执行校准测量的时间之间发生的处理步骤(例如晶圆切割、封装和组装)期间，水和其他不想要的物质会通过那个孔进入；密封结构和开口结构之间的匹配变差；以及，在组装期间的后续步骤(晶圆切割、晶圆打磨、芯片放置、导线(wire)接合、铸造和回流焊接)中，实际传感器特性会由于温度和机械压力而改变。如果使用不与需要校准的器件相邻的校准器件，则匹配可能成为问题。

以下介绍的是，在器件被封装之后，气密密封在校准过程中被破坏的MEMS校准器件。在一个示例实施例中，可以通过在已知压力下使密封裂口之前和之后测量空腔谐振频率来执行校准。在MEMS器件结构的密封状态和解封状态下的气压的谐振频率差异是对空腔压力的良好度量。

可以用多种方式来使密封裂口，例如通过用足够大的电流来对邻近密封的熔丝加热。下面介绍了使密封裂口(即损坏)的其他方式。