[发明专利]压力传感器装置和用于制造压力传感器装置的方法

说明书

压力传感器装置(10)包括衬底主体(11)、包括膜(13)的压力传感器(12)、以及包括至少一个开口(15)的盖体(14)。压力传感器(12)在垂直方向(z)上布置在衬底主体(11)和盖体(14)之间，垂直方向(z)垂直于衬底主体(11)的主延伸平面，并且，衬底主体(11)的质量大约等于盖体(14)的质量。此外，提供了一种用于制造压力传感器装置(10)的方法。

本申请涉及一种压力传感器装置和一种用于制造压力传感器装置的方法。

压力传感器对应力敏感，因此需要保护其免受可能由，例如机械变形引起的不期望的应力。如果压力传感器布置在芯片上，则可能由于芯片的不同部分的不同热膨胀系数而引起应力。而且，如果压力传感器的处理涉及加热和凝固步骤，则可能会在压力传感器上施加附加应力。作为另一示例，如果压力传感器布置在装置中，则可能出现装置的机械力并在压力传感器上引起应力。期望保持压力传感器的校准条件，这意味着应该避免附加应力，以保证压力传感器的正确压力读数。

例如，能够通过使用能够是基于硅树脂的柔顺层来避免在压力传感器上引起附加应力。这些层能够用于平面网格阵列封装中。然而，柔顺层的使用增加了装置的总厚度，并且装置的包装通常大于压力传感器的占位面积。

本发明目的在于提供一种具有提高的压力感测精度的压力传感器装置。本发明的目的还在于提供一种用于制造这种具有提高精度的压力传感器装置的方法。

该目的通过独立权利要求实现。另外的实施例是从属权利要求的主题。

在压力传感器装置的一个实施例中，压力传感器装置包括衬底主体。衬底主体可以是晶片、衬底或松散材料，并且其能够包括硅或玻璃。衬底主体能够包括互补金属氧化物半导体装置和衬底。压力传感器装置还包括压力传感器，该压力传感器包括膜。压力传感器布置在衬底主体之上，例如布置在互补金属氧化物半导体装置之上。压力传感器还能够包括膜下方的腔。

在一个实施例中，压力传感器装置包括盖体，该盖体包括至少一个开口。盖体能够包括硅或玻璃，并且能够与衬底主体具有相同的材料。盖体和衬底主体也可以包括不同的材料。盖体和衬底主体能够包括具有相似热膨胀系数的材料。盖体能够是布置在压力传感器之上的晶片、衬底或松散材料。这意味着盖体布置在压力传感器的背离衬底主体的一侧上。盖体中的开口能够通过深反应离子蚀刻结合研磨形成。开口的直径或横向延伸能够达到，例如约800μm。有利地，与盖体的横向延伸相比，开口的直径或横向延伸较小。

在压力传感器装置的一个实施例中，压力传感器在垂直方向上布置在衬底主体和盖体之间，该垂直方向垂直于衬底主体的主延伸平面，并且衬底主体的质量大约等于盖体的质量。衬底主体的主延伸平面在衬底主体的横向方向上延伸。衬底主体的厚度在垂直方向上给出，并且与衬底主体的横向延伸相比，衬底主体的厚度较小。这意味着，垂直方向对应于压力传感器装置的堆叠方向。这意味着，压力传感器在堆叠方向上布置在衬底主体之上，并且盖体在堆叠方向上布置在压力传感器之上。衬底主体的质量例如能够至少达到盖体质量的80％，至多能够达到盖体质量的120％。优选地，衬底主体的质量能够至少达到盖体质量的90％，至多能够达到盖体质量的110％。更优选地，衬底主体的质量能够至少达到盖体质量的95％，至多能够达到盖体质量的105％。这意味着，衬底主体和盖体的质量在制造公差内大致相等。

如果衬底主体和盖体的质量大致相等，当受到外部施加的、机械或热引起的变形时，压力传感器或压力传感器的膜位于最小机械应力变化的平面中。这意味着，装置中存在最小应力平面。有利地，压力传感器的膜位于压力传感器装置中的最小应力平面中。

在将盖体附接在压力传感器和衬底主体上之前，能够对盖体进行图案化处理。例如，能够在盖体中形成凹部，使得盖体不与压力传感器的膜直接接触。为了保持衬底主体和盖体的质量大致相等，由于盖体中的开口，盖体需要比衬底主体更厚。盖体的开口能够具有盖体横向延伸的大约三分之一的横向延伸。在这种情况下，盖体需要比衬底主体更厚，以将压力传感器定位在压力传感器装置的最小应力平面中。盖体的开口的横向延伸也可以大于压力传感器的膜的横向延伸。因此，盖体的厚度取决于盖体中的开口的横向延伸。