[发明专利]具有机械去耦的微集成封装MEMS传感器及其制造方法

说明书

微集成传感器包括由半导体材料的传感器层、半导体材料的盖帽层、以及绝缘层形成的堆叠。传感器层和盖帽层具有围绕中心部分的相应外周部分，以及绝缘层延伸在传感器层和盖帽层的外周部分之间。气隙延伸在传感器层和保护层的中心部分之间。穿通沟槽延伸进入传感器层的中心部分中直至气隙，并且围绕了容纳敏感元件的平台。盖帽层具有在绝缘层中的穿通孔，从气隙延伸并且形成了与气隙和穿通沟槽的流体路径。

技术领域

本发明涉及一种具有机械去耦的微集成封装MEMS传感器及其制造方法。

背景技术

如已知的那样，使用MEMS(微机电系统)技术获得的微集成传感器由于它们不断提高的可靠性、低成本和非常小尺寸而广泛用于市场上。例如，美国专利No.6,131,466描述了一种压阻类型的微集成MEMS压力传感器及其制造方法。美国专利No.8,173,513中描述了另一种压阻类型和电容类型的微集成压力传感器。

微集成传感器通常具有设计用于保护传感器内部结构免受外部环境影响的封装，例如用以减少由于温度、适度、颗粒、或防止其工作或恶化其性能的元素引起的干扰，和/或用于提高其机械强度。

另一方面，封装的制造可以引起应力，其可以不利地影响传感器的性能、稳定性和可靠性的特性。

这对于基于硅的压阻特性的传感器是特别正确的，其中在还能机制中直接包含了应力。在这些情形中，随后特别地需要封装的精确设计以便于限制由封装和由组装工艺引起的应力的效果，特别关注涉及所使用的材料以及在传感器和封装之间机械耦合期间引起的效应。

例如，由于其低成本和高产量，可以不简单地采用最普遍用于微电子器件的通过模塑而封装的工艺，因为其在树脂注入和冷却期间产生了高应力。

上述不希望的效应随着裸片和封装尺寸增大变得越来越重要，并且限制了3D封装技术的使用。

在过去，已经提出并采用了各种低应力封装解决方案。在它们的一些中，封装包括设计用于也将传感器从周围环境去耦的机械结构。然而，也可以改进这些解决方案。

发明内容

本发明的一个或多个实施例涉及一种可以克服现有技术中一个或多个缺点的微集成封装MEMS传感器。

根据本发明的一个实施例，提供了一种微集成封装MEMS传感器。微集成封装MEMS传感器包括具有第一主表面和第二主表面的层堆叠。层堆叠包括传感器层、盖帽层和绝缘层。传感器层和盖帽层具有围绕了相应中心部分的相应外周部分。绝缘层延伸在传感器层和盖帽层的外周部分之间。气隙延伸在传感器层和盖帽层的中心部分之间。多个穿通沟槽延伸进入传感器层的中心部分中并且共同地围绕了容纳敏感元件的平台。盖帽层包括多个穿通孔，沿着气隙和多个穿通沟槽形成了去往敏感元件的流体路径。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在纯粹参照附图借由非限定性示例的方式描述其优选实施例，其中：

图1－图4示出了根据本方法的一个实施例的在微集成传感器的后续制造步骤中穿过半导体材料晶片的截面图；

图5示出了图4步骤中使用的掩模的版图；

图6－图8示出了在其他制造步骤中图1－图4的穿过半导体材料晶片的截面图；

图9是图8的晶片的传感器区域的顶视平面图；

图10示出了穿过采用图1－图10方法获得的封装传感器的截面图；

图11示出了穿过采用图1－图8获得的另一封装传感器的截面图；以及

图12示出了包括图10和图11的微集成传感器的电子设备的框图。

具体实施方式

图1示出了在方法的初始步骤中半导体材料的晶片1的截面图。