具有集成挡板的微机电系统压力传感器的制造方法
【专利说明】具有集成挡板的微机电系统压力传感器
[0001 ]本申请基于申请号为14/101,207、名称为“具有集成挡板的微机电系统压力传感器”、于2013年12月9日提交、代理人案号为086400-0203(MKS-0234US)的美国专利申请以及专利申请号为61/817,713、名称为“用于微机电系统传感器的集成挡板”、于2013年4月30日提交、代理人案号为086400-0187 (MKS-0234PR)的美国临时专利申请，并要求这些专利申请的优先权。该申请的全部内容均被通过引用结合到本文中。
技术领域
[0002]本公开涉及用于测量气体或液体的压力的压力传感器、可用于减少压力传感器上的沉积物沉积的挡板、以及微机电系统(MEMS)。
【背景技术】
[0003]压力传感器可以用于测量气体或液体的压力。
[0004]压力传感器长期暴露于气体或液体会导致沉积物在压力传感器上的沉积。这些沉积物会负面地影响由压力传感器进行的测量的精度。
[0005]挡板可被放置在压力传感器与将对其压力进行测量的气体或液体之间，以帮助减少沉积在压力传感器上的沉积物的数量。然而，挡板会显著地增大压力传感器与气体或液体之间的有效距离，由此延长压力传感器对压力变化的响应时间。
【发明内容】
[0006]压力传感器系统可感测气体或液体的压力。该系统可包括具有用于气体或液体的入口端口的壳体;该壳体内的压力传感器；以及被设置在入口端口与压力传感器之间的挡板。该挡板可具有被定向成接收进入该入口端口的气体或液体的一个或多个入口 ；被定向成将接收到的气体或液体传送至该压力传感器的一个或多个出口 ；以及防止气体或液体除了通过一个或多个出口以外从该挡板逸出的一个或多个密封的流动通道。出口中的一个或多个可被定位在与该压力传感器上的位置相距不超过一毫米的范围内。
[0007]该压力传感器可包括该壳体内的挠性膜片和感测由气体或液体的压力变化导致的膜片的变化的感测系统。
[0008]该挡板可具有长度小于100微米的特征;共形层；以及一层或多层硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、氧化铝、蓝宝石、镍、或镍合金。
[0009]该挡板可具有多个层，每一层都具有至少一个贯穿它的孔。
[0010]密封的流动通道可迫使气体或液体在行进通过该挡板的同时改变方向。
[0011]该挡板可具有一层并且密封的流动通道可迫使气体或液体沿着相反的方向行进通过该层。
[0012]密封的流动通道可要求气体或液体的所有部分在它们从入口行进至出口时转一个或多个转弯，这一个或多个转弯具有不超过50微米的转弯半径。
[0013]密封的流动通道可具有在将电压电位施加于挡板时气体或液体必须通过的电场。
[0014]密封的流动通道的至少一部分可被涂覆有杂质吸收材料。
[0015]该压力传感器系统可在将电压电位施加在挡板与压力传感器之间时，在挡板与压力传感器之间产生电场。
[0016]—种用于制造包括挡板的产品的工艺包括以形成挡板的方式沉积、图案化、蚀刻、晶片键合、和/或晶片减薄一系列层，该挡板具有用于接收气体或液体的一个或多个入口、用于传送接收到的气体或液体的一个或多个出口、以及用于使气体或液体从入口行进至出口的一个或多个密封的流动通道。
[0017]该产品可以是压力传感器系统，并且通过沉积、图案化、蚀刻、晶片键合、和/或晶片减薄产生的这些层中的一层可以是与挡板间隔开的挠性膜片。
[0018]该工艺可包括计算挡板与膜片之间的间隔距离；以及以致使挡板与膜片间隔开大致计算出的间隔距离的方式沉积、图案化、蚀刻、晶片键合、和/或晶片减薄一系列层。
[0019]该工艺可包括计算密封的流动通道的长度和截面积，该长度和截面积共同致使压力传感器对于气体或液体的压力变化具有预期响应时间；以及以致使挡板具有计算出的长度和截面积的方式沉积、图案化、蚀刻、晶片键合、和/或晶片减薄一系列层。
[0020]通过沉积、图案化、蚀刻、晶片键合、和/或晶片减薄产生的这些层中的一层可以是与该膜片间隔开的且并非是该挡板的一部分的电极。
[0021]这些以及其它部件、步骤、特征、目的、益处和优点现在将通过审阅对于说明性实施例、附图、和权利要求书作出的下列详细描述而变得清楚。
【附图说明】
[0022]附图是说明性的实施例。它们并未图示出所有实施例。可另外使用或改为使用其它实施例。为了节省空间或为了进行更为有效的说明，可省略掉可能是显然的或不必要的细节。一些实施例可以利用附加的部件或步骤来实施和/或并不利用图示出的所有部件或步骤来实施。当相同的附图标记出现在不同的附图中时，它指的是相同或相似的部件或步骤。
[0023]图1示出了压力传感器系统的示例的截面图，该压力传感器系统包括压力传感器和集成挡板，该压力传感器和集成挡板通过利用微机电系统(MEMS)技术在共用基底上沉积一系列层、对这一系列层进行图案化、蚀刻、晶片键合和/或晶片减薄而制成。
[0024]图2A-2I示出了不同微机电系统挡板的示例的横截面视图，这些视图中的任一个均可被用作图1中所示的挡板。
[0025]图3A-3D示出了不同微机电系统挡板的示例的透视图，这些视图中的任一个均可被用作图1中所示的挡板。
[0026]图4A-4F示出了一种工艺的示例，该工艺用于通过利用微机电系统(MEMS)技术在公用基底上沉积一系列层、对这一系列层进行图案化、和/或蚀刻来制造压力传感器系统的示例，其中，该压力传感器系统包括压力传感器和挡板。
【具体实施方式】
[0027]现在描述说明性的实施例。可另外使用或改为使用其它实施例。为了节省空间或为了进行更为有效的说明，可省略掉可能是显然的或不必要的细节。一些实施例可以利用附加部件或步骤来实施和/或并不利用所描述的所有部件或步骤来实施。
[0028]图1示出了压力传感器系统的示例的截面图，该压力传感器系统包括压力传感器和集成挡板，该压力传感器和集成挡板均通过利用微机电系统(MEMS)技术在共用基底上沉积一系列层、对这一系列层进行图案化、蚀刻、晶片键合和/或晶片减薄而制成。
[0029]压力传感器可以是任何类型的压力传感器。例如，该压力传感器可以包括挠性膜片101、压力基准腔103、以及电极105和107。
[0030]挡板可以是任何类型的挡板，并且被通常表示为挡板109。这种挡板的多种示例被在图2A-21、图3A-3D以及图4A-4F中图示出并且在下文中对其进行讨论。
[0031]压力或气体可进入入口端口 111，通过挡板109，并且随后行进至挠性膜片101的湿侧。压力基准腔103中的压力可以是恒定的，从而在待测量的气体或液体的压力与压力基准腔103中的压力不同时，致使该挠性膜片101弯曲。弯曲方向可以取决于待测量的气体或液体的压力是大于还是小于压力基准腔103中的压力。
[0032]挠性膜片101、压力基准腔103、以及电极105和107可协作以形成电容器，该电容器的电容随着挠性膜片101响应于气体或液体的压力变化弯曲而改变。可另外或改为使用其它技术来测量挠性膜片101的弯曲，这些其它技术包括压阻技术、压电技术、或谐振技术。
[0033]挡板109可以非常靠近该挠性膜片101的表面整体地构建而成，例如处于相距不超过一毫米、半毫米、或四分之一毫米的范围内。这可以使挡板109与挠性膜片1I之间的腔体113的容积最小化，并且因此使压力传感器系统对于气体或液体的压力变化的响应时间最短。
[0034]挡板109可以被通过利用微机电系统(MEMS)技术在共用基底115上沉积一系列