用于测量压力的mems芯片、测量元件和压力传感器的制造方法_3

文档序号:9829747阅读:来源:国知局
出了不规则地(gebrochen)实施的MEMS芯片3的外边缘面。MEMS芯片3的外边缘面的这类可选设计方案是这样的可能性,即,特别也在保持环I的区域中减少了边缘应力。
[0056]可选地可行的是,在MEMS芯片3沿着纵向方向A的走向中的一个位置上,在MEMS芯片3上布置放大电子装置。布置在测量区域4附近或之中,对于优化的信号强度、无噪声和无串扰而言是最佳的,但是仅可以利用相应的在高温和高压下能使用的电子装置构件来实现。将放大电子装置布置在接触区域6中进而压力腔D之外是成本较低廉的替代方案。
[0057]这种放大电子装置可以被不同地设计,并主要包括如下这样的放大器,该放大器尽可能处于压阻元件2的地点附近来执行对接收到的信号放大。除了信号加强之外,噪声抑制或对测量到的信号的进一步处理也是可行的。附加的模拟-数字转换器能够实现数字信号的产生。
[0058]附图标记列表
[0059]S压力传感器
[0060]10测量元件[0061 ] I保持环
[0062]100加厚部
[0063]2压阻元件
[0064]3 MEMS芯片
[0065]30 MEMS衬底/SOI衬底
[0066]31载体衬底/硅载体衬底
[0067]32钝化层
[0068]4测量区域
[0069]5 空腔
[0070]50 底壁
[0071]6接触区域
[0072]7 膜片
[0073]8 线路
[0074]9 壳体
[0075]90壳体开口
[0076]91外螺纹
[0077]11套管区域
[0078]12另一空腔
[0079]13吸气剂
[0080]14线缆联接部/传感器线缆/外部输电线路
[0081]16 触点
[0082]17夹卡触点
[0083]19测量桥
[0084]20浇铸材料
[0085]21 通道
[0086]210 开口
[0087]A纵轴线
[0088]D压力腔
【主权项】
1.一种微机电系统芯片(MEMS芯片),用于测量压力腔(D)中的压力,所述微机电系统芯片包括MEMS衬底(30)和载体衬底(31),所述MEMS衬底和载体衬底沿着它们的纵轴线(A)平面地以彼此叠置方式接合,其中,所述MEMS芯片(3)具有带电子机械式测量装置的测量区域(4)并具有通过线路(8)与所述测量区域(4)连接的、带触点(16)的接触区域(6),其中,所述测量区域(4)能够在运行状态下暴露于所述压力腔(D)并且能够由所述触点(16)接收测量信号,其中,所述MEMS芯片(3)设计成棒形并且所述测量区域(4)和所述接触区域(6)沿纵轴线(A)的方向由套管区域(11)彼此间隔开,并且其中,所述MEMS芯片(3)适用于密封地布置在套管部中,能够通过对所述套管区域(11)的表面的垂直于所述纵轴线(A)的全周包裹来构成所述套管部,其特征在于,所述电子机械式测量装置以如下方式设计,即,所述MEMS衬底(30)具有形成盲孔的空腔(5),所述盲孔的边缘构成所述MEMS衬底(30)中的膜片(7)并且由压阻元件(2)构成的测量桥(19)布置在所述膜片(7)的背离所述空腔(5)的侧上,并且其中,所述MEMS衬底(30)以所述空腔(5)的面朝所述载体衬底(31)的侧接合到所述载体衬底(31)上,使得所述载体衬底(31)构成所述膜片(7)下方形成的空腔(5)的底壁(50)。2.根据权利要求1所述的MEMS芯片,其中,在所述MEMS芯片(3)的表面上引导在所述测量区域(4)与触点(16)之间的所述线路(8)。3.根据权利要求1或2所述的MEMS芯片,其特征在于,所述底壁(50)的厚度比所述膜片(7)的厚度厚很多倍。4.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS芯片,其特征在于,所述MEMS衬底(30)是SOI衬底(30)并且所述载体衬底(31)是硅载体衬底。5.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS芯片,其特征在于,所述空腔(5)与通道(21)连接用于压差测量,所述通道延伸到所述接触区域(6)中并在所述接触区域具有开口(210)。6.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS芯片,其特征在于,所述空腔(5)与通道(21)连接,所述通道延伸到所述接触区域(6)中并在所述接触区域终止于另一封闭的空腔(12)中。7.根据权利要求6所述的MEMS芯片,其特征在于,在所述空腔(12)中布置吸气剂(13)。8.根据权利要求5至7中任一项所述的MEMS芯片,其特征在于,所述通道(21)通过如下方式来形成,即,在该区域中不存在所述MEMS衬底(30)与所述载体衬底(31)之间的接合材料。9.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS芯片,其特征在于,形成所述盲孔的所述空腔(5)是陡壁式的,其中,这些壁基本上垂直于所述膜片(7)。10.根据前述权利要求中任一项所述的MEMS芯片,其特征在于,通过氧化层来对所述膜片(7)朝向所述空腔(5)进行限界。11.根据权利要求10所述的MEMS芯片,其特征在于,所述压阻元件(2)紙邻所述氧化层地被设计为所述膜片(7)中的电阻。12.根据权利要求11所述的MEMS芯片,其特征在于,所述电阻(2)被嵌入硅层,所述硅层毗邻所述氧化层地布置在所述空腔(5)外,其中,氧化层分别使所述电阻(2)与所述硅层隔离。13.—种测量元件,其包括根据前述权利要求中任一项所述的MEMS芯片(3),其特征在于,所述MEMS芯片(3)密封地布置在套管部中,所述套管部由浇铸材料(20)和保持环(I)形成,所述浇铸材料围绕所述MEMS芯片(3)的套管区域(II),所述保持环包围所述浇铸材料(20)。14.根据权利要求13所述的测量元件,其特征在于,所述浇铸材料(20)是玻璃、焊料或接合剂。15.根据权利要求13或14中任一项所述的测量元件,其特征在于,在所述测量区域(4)中以钝化层(32)、优选以原子层沉积钝化层(32)围绕所述MEMS芯片(3)。16.根据权利要求13至15中任一项所述的测量元件,其特征在于,所述测量区域(4)和所述接触区域(6)从不同的侧伸出所述保持环(I)。17.根据权利要求13至16中任一项所述的测量元件,其特征在于,所述触点(16)能够与夹卡触点(17)以夹卡方式容易地连接。18.根据权利要求13至17中任一项所述的测量元件,其特征在于,所述保持环(I)沿着所述纵轴线(A)延伸并且在朝所述测量区域(4)的方向上伸出所述浇铸材料(20)。19.一种压力传感器(S),其包括根据权利要求10至15中任一项所述的测量元件(10),其特征在于,壳体(9)以不能脱开方式密封地固定在、优选焊接在所述测量元件(10)的所述保持环(I)上。20.根据权利要求19所述的压力传感器(S),其特征在于,外螺纹(91)被布置在所述壳体(9)上用于与压力腔(D)的壁连接。21.根据权利要求19或20所述的压力传感器(S),其特征在于,所述壳体(9)在所述测量区域(4)上延伸并且所述壳体(9)的端面壁具有至少一个壳体开口(90),所述壳体开口被敞开地设计或设计为格栅或筛。
【专利摘要】一种微机电系统芯片(MEMS芯片),用于测量压力腔(D)中的压力,该微机电系统芯片包括MEMS衬底(30)和载体衬底(31),MEMS衬底和载体衬底平面地以彼此叠置方式接合,其中,MEMS芯片(3)设计成棒形并具有带电子机械式测量装置的测量区域(4),接下来具有套管区域(11),接下来具有通过线路(8)与测量区域(4)连接的、带触点(16)的接触区域(6),并且其中,MEMS芯片(3)在套管区域(11)中适用于密封地布置在套管部中。根据本发明,这样地设计电子机械式测量装置,其方式是,MEMS衬底(30)具有形成盲孔的空腔(5),盲孔的边缘构成MEMS衬底(30)中的膜片(7)并且由压阻元件(2)构成的测量桥(19)布置在该膜片(7)的背离空腔(5)的侧上。MEMS衬底(30)以空腔(5)的面朝载体衬底(31)的侧接合到载体衬底(31)上,使得载体衬底(31)构成膜片(7)下方形成的空腔(5)的底壁(50)。
【IPC分类】G01L19/14, G01L19/06, G01L9/00
【公开号】CN105593657
【申请号】CN201480054869
【发明人】S·库涅, 克劳迪奥·卡瓦洛尼, A·格利希
【申请人】基斯特勒控股公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月2日
【公告号】CA2924166A1, WO2015048916A1
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