[发明专利]基于沟槽的微机电换能器及制造该微机电换能器的方法

说明书

本公开涉及基于沟槽的微机电换能器及制造该微机电换能器的方法。例如，一种微机电换能器包括：半导体本体，具有彼此相对的第一表面和第二表面；第一结构本体，耦合至半导体本体的第一表面；第一密封腔，位于半导体本体和第一结构本体之间；以及活跃区域，容纳在第一密封腔中，包括至少两个沟槽以及沟槽之间的传感器元件。沟槽沿着从半导体本体的第一表面朝向第二表面的垂直方向延伸。

技术领域

本公开涉及微机电换能器以及用于制造微机电换能器的方法。具体地，本公开涉及基于沟槽的压力或力传感器及其制造方法。

背景技术

如已知的，可以利用微加工技术来制造集成压力传感器。这些传感器通常包括悬置在硅本体中设置的腔之上的薄膜或隔膜。在薄膜内形成压敏元件，它们连接到一起形成惠斯通桥。当经历压力时，薄膜经历变形，引起压敏元件的电阻的变化，由此引起惠斯通桥的失衡。作为备选，可用电容传感器，其中薄膜提供电容器的第一板，通过固定参考坐标提供第二板。在使用期间，薄膜的变形生成电容器的电容的变化，这可以被检测到并且与施加在薄膜上的压力相关联。

然而，迄今为止这些半导体传感器本身不用于测量高压，因为它们通常具有低满标值。因此，对于高压应用来说，压敏电阻器形成在N型硅本体的表面处，例如通过P+注入形成。

在美国专利第5,773,728号中提供了制造技术和应用的示例。根据美国专利第5,773,728号的公开，适合于高压应用的半导体传感器包括位于直接连接至硅衬底的表面的应变仪(strain gauge)的顶部上的压敏电阻器。由(i)应变仪、(ii)它们之间的沟槽以及(iii)压敏电阻器组成的活跃(active)区域被暴露给环境。保护结构的存在诱发所述活跃区域上的损伤或泄露的风险，阻碍传感器在严酷环境中的可靠使用。

本发明的申请人已知凝胶可用于保护活跃区域。然而，保护凝胶会在高温和/或高压的条件下或者当在液体静压力应用中与特定流体接触时被损伤或去除。此外，所述保护凝胶将填充活跃区域中的沟槽，影响它们的行为。

发明内容

本公开的一个或多个实施例提供了一种微机电换能器以及用于制造微机电换能器的方法，以克服先前说明的问题。具体地，本公开的一个或多个实施例提供了用于保护压阻压力传感器的活跃区域的备选解决方案，其克服了上面提到的缺陷。

根据本公开，如所附权利要求中限定的，提供了微机电换能器以及用于制造微机电换能器的方法。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在仅通过非限制性示例并且参照附图来描述优选实施例，其中：

图1是根据本公开的一个实施例的微机电换能器的截面图；

图2是图1的微机电换能器的顶视图；

图3是用作图1的微机电换能器的读出电路的惠斯通桥的电路表示；

图4是根据本公开的另一实施例的微机电换能器的截面图；

图5是根据本公开的又一实施例的微机电换能器的截面图；

图6是图5的微机电换能器在用作压力传感器期间的截面图；

图7是图6的微机电换能器的顶视图；

图8是根据本公开的又一实施例的微机电换能器沿着图9的切割线VIII-VIII截取的截面图；

图9是图8的微机电换能器的顶视图；

图10是根据本公开的又一实施例的沿着图11的切割线X-X截取的截面图；

图11是图10的微机电换能器的顶视图；以及

图12至图15以顶视图示出了图1、图4、图5和图8的微机电换能器的传感器元件的相应布局。