压力传感器以及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种压力传感器以及其制造方法，特别是一种以微机电系统装置所实现的压力传感器以及其制造方法。
【背景技术】
[0002]自 1970 年代微机电系统(microelectrical mechanical system, MEMS)装置概念成形起，微机电系统装置已从实验室的探索对象进步至成为高阶系统整合的对象，并已在大众消费性装置中有广泛的应用，展现了惊人且稳定的成长。微机电系统装置是藉由感测或控制可动的微机电系统组件的运动物理量可实现微机电系统装置的各项功能。举例而言，以微机电系统装置所实现的压力传感器是利用一气密空腔与外部环境的压力差来驱动微机电系统组件产生形变，以量测外部环境的压力变化。因此，如何维持空腔的气密性一直是以微机电系统装置所实现的压力传感器的重要课题之一。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种以微机电系统装置所实现的压力传感器以及其制造方法，其是设置一气密环围绕于由第一基板以及第二基板所定义的一空腔的周围，且气密环自包含微机电系统组件的第二基板的上表面延伸至第一基板以及第二基板的交界面并突出交界面，以维持空腔的气密性。
[0004]本发明一实施例的压力传感器的制造方法包含:提供一第一基板，其包含一金属层，其中金属层部分曝露于第一基板的一表面，以作为一第一电路、一第二电路以及一导电接点；提供一第二基板，其具有一第一表面以及一第二表面；将第二基板以第一表面朝向第一基板接合于第一基板的表面，以定义出一第一空腔以及一第二空腔，其中，第一电路设置于第一空腔以及第二电路设置于第二空腔；形成一微机电系统组件以及一参考组件于第二基板，其中微机电系统组件对应于第一电路，以及参考组件对应于第二电路；形成一贯通沟槽，其围绕第一空腔且贯穿第二基板的第二表面以及第一基板以及第二基板的一交界面；形成一贯孔，其贯穿第二基板的第二表面以及第一基板以及第二基板的交界面，以使导电接点曝露出来；填充一填充物于贯通沟槽，以形成一第一气密环；以及填充一导电材料于贯孔，以电性连接第二基板以及导电接点。
[0005]本发明另一实施例的压力传感器包含一第一基板以及一第二基板。第一基板包含一金属层，其中金属层部分曝露于第一基板的一表面，以作为一第一电路、一第二电路以及一导电接点。第二基板具有一第一表面以及一第二表面，其中第二基板以第一表面朝向第一基板设置于第一基板的表面，并与导电接点电性连接，且第二基板包含:一微机电系统组件、一参考组件以及一第一气密环。微机电系统组件与第一电路相对应，且与第一基板以及第二基板定义出一气密空腔。参考组件与第二电路相对应，且与第二电路维持一固定间距Ο第一气密环围绕空腔设置，其中第一气密环贯穿第二基板的第二表面，延伸至第一基板以及第二基板的一交界面，并突出交界面。
[0006]以下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
[0007]图1为一剖面示意图，显示本发明的第一实施例的压力传感器。
[0008]图2为一示意图，显示图1所示实施例的压力传感器的空腔以及气密环的配置。
[0009]图3为一剖面示意图，显示本发明的第二实施例的压力传感器。
[0010]图4为一示意图，显示图3所示实施例的压力传感器的空腔、气密环以及微通道的配置。
[0011]图5为一剖面示意图，显示本发明的第三实施例的压力传感器。
[0012]图6为一剖面示意图，显示本发明的第四实施例的压力传感器。
[0013]图7为一局部示意图，显示本发明一实施例的压力传感器的微通道的结构。
[0014]图8为一局部示意图，显示本发明一实施例的压力传感器的微通道的结构。
[0015]图9为一局部剖面示意图，显示本发明一实施例的压力传感器的微通道的结构。
[0016]图10a至图10g为一剖面示意图，显示本发明一实施例的压力传感器的制造步骤。
[0017]符号说明
[0018]1压力传感器
[0019]11第一基板
[0020]111a第一金属层
[0021]111b第二金属层
[0022]112a第一介电层
[0023]112b第二介电层
[0024]112c第三介电层
[0025]113a 第一电路
[0026]113b 第二电路
[0027]113c导电接点
[0028]113d接合区域
[0029]114金属层
[0030]115止动凸块
[0031]116 篱柱
[0032]117微通道
[0033]117a 弯曲部
[0034]117b 阻体
[0035]118a第一互联机贯孔
[0036]118b第二互联机贯孔
[0037]118c第二气密环
[0038]12 第二基板
[0039]121 第一表面
[0040]122 第二表面
[0041]123a第一气密环
[0042]123b导电贯孔
[0043]124微机电系统组件
[0044]124a凹槽
[0045]125参考组件
[0046]125a凹槽
[0047]126空腔
[0048]127空腔
[0049]128a贯通沟槽
[0050]128b贯孔
[0051]13第三基板
[0052]131托脚结构
[0053]132凹槽区域
[0054]133接垫
[0055]134通道
【具体实施方式】
[0056]本发明的压力传感器是以微机电系统装置所实现。请参照图1以及图2，本发明的一实施例的压力传感器1包含一第一基板11以及一第二基板12。第一基板11包含至少一金属层。于图1所不的实施例中，第一基板11包含金属层111a以及111b,而最上层的金属层111b部分曝露于第一基板11的表面。曝露出来的金属层111b可作为一第一电路113a、一第二电路113b以及一导电接点113c。于一实施例中，第一基板11可为一互补式金氧半导体基板。
[0057]第二基板12具有一第一表面121以及一第二表面122,且第二基板12以第一表面121朝向第一基板11设置于第一基板11的表面，并与第一基板11的导电接点113c电性连接。举例而言，第二基板12具有至少一导电贯孔123b，其贯穿第二基板12的第一表面121以及第二表面122。导电贯孔123b可透过与第二基板12的第二表面122或导电贯孔123b的侧壁所形成的一欧姆接触，使导电接点113c以及第二基板12电性连接。于一实施例中，欧姆接触区域包含硅、铝铜合金、氮化钛以及钨至少其中之一。
[0058]接续上述说明，第二基板12包含一微机电系统组件124、一参考组件125以及一第一气密环123a。微机电系统组件124与第一基板11的第一电路113a相对应，且与第一基板11以及第二基板12定义出一气密空腔126。空腔126内与外部环境的压力差可造成微机电系统组件124朝向或远离第一基板11的方向形变。微机电系统组件124与第一电路113a电性耦合，即可量测微机电系统组件124的形变量。参考组件125则与第二电路113b相对应，且与第二电路113b维持一固定间距。简言之，参考组件125不因压力变化而产生形变，因此，参考组件125与第二电路113b电性稱合可产生一稳定的参考讯号。于一实施例中，可藉由增加参考组件125的厚度，以避免参考组件125因外部环境的压力变化而形变。
[0059]第一气密环123a围绕空腔126设置。于一实施例中，第一气密环123a可为圆形(如图2所示)、矩形、多角形或其它适当的形状。第一气密环123a贯穿第二基板12的第二表面122，并延伸至第一基板11以及第二基板12的一交界面。需注意的是，第一气密环123a更突出第一基板11以及第二基板12的交界面。依据此结构，从空腔126延伸至外部的第一基板11以及第二基板12的交界面即被第一气密环123a阻断，如此即可防止第一基板11的表面或第二基