用于油浸包装中表面电荷抗扰的mems压力传感器场屏蔽布置的制作方法_2

文档序号:8337705阅读:来源:国知局
得硅片12的构件得以更好呈现。在该示例中,硅片12包括可选择的凸缘32。该凸缘32可被用于组装压力感测元件10。例如,可在组装期间对凸缘32施加机械压力,使得在下面的粘合剂被均匀分布并压紧到基座11上。硅片12包括顶部31。通常,顶部31包括大致平面形的表面。在顶部31的中心部分内有隔膜34。通常,隔膜34将根据压力感测元件10所经受的压力而弯曲。
[0035]现在参见图4,其示出了硅片12底侧的透视图。在该示例中,硅片12包括腔体36。当硅片12与基座11配合时,腔体36形成腔室。通常,腔体36由一个壁限定(诸如腔体36具有圆柱形的形式),或者由多个壁限定(如图4所示)。隔膜34由腔体36的基部限定,并可具有大致均匀的厚度。
[0036]现在参见图5,其示出了压力感测元件10的半透明的透视图。在该示图中,可看到硅片12的腔体36在硅片12配合到或连合到基座11时形成腔室41。
[0037]为了对本文的技术教导提供一些背景,引入现有技术传感器的某些方面并以参照图6-9讨论。
[0038]现在参见图6,其示出了现有技术传感器10的复合剖视图。再参见图7,其中朝向示图底部的虚线指示所描绘出的现有技术传感器210的剖面的一部分。
[0039]示例性现有技术传感器210包括基座211。硅片212置于基座211之上。在硅片212的最上面部分中有隔膜234。在该实施例中,硅片212的下部分以P型半导体材料制造,而隔膜234由N型半导体材料制造。在其他实施例中,娃片212的下部分由N型半导体材料制造,而隔膜234由相同的N型材料制造。互连件262嵌入在隔膜234内。互连件262由P+型半导体材料制造。P+是指实现适当低的电阻率(高电导率)的半导体的高受体掺杂区。互连件262提供与感测子元件261的连接。在该示例中,感测子元件261为P-型半导体材料。P-是指按需要实现所期望的阻抗和压阻系数的半导体的低受体掺杂区。传感器接触通孔263提供与各个互连件262中的每一个互连件的电气接触。由传感器接触件218来实现电气接触。
[0040]第一钝化层219设置用于让传感器接触金属件218与其他部件电气分离。每个传感器接触通孔263与桥路件(bridge trace) 216处于电气连通。反过来,桥路件216被连接到至少一个接合垫215。该至少一个接合垫215提供外部电气连接。偏置通孔224提供与隔膜234的电气接触。偏置通孔224被电气连接到偏置接触件228。顶部钝化层220可被设置在第一钝化层219、传感器接触件218、桥路件216、以及偏置接触件228的至少一部分上。
[0041]局部场屏蔽件270置于现有技术传感器210的一部分之上。通常,局部场屏蔽件270用于施加电势用以限制对特定环境中的表面电荷积聚的敏感性。示例性环境包括油浸环境。
[0042]当现有技术传感器210通电时,电压V被施加到接合垫215。电流I流到第一传感器接触件218进入一对互连件262中的第一个互连件。电流通过感测子元件261到一对互连件262中的第二个互连件上并经第二传感器接触件218出来。(为方便起见,第一互连件262、感测子元件261和第二互连件262的组件被称作“电阻桥”及其他类似术语)。隔膜234的挠曲引起感测子元件261的电阻变化,并因此引起第二传感器接触件218处的信号变化。
[0043]通常,每个互连件262包括高掺杂P型材料,而感测子元件261包括降低掺杂P型材料。因此,在操作期间,形成P/N结(也参见图8,其中示出了 P/N结279)。P/N结279提供电阻桥与N型半导体材料234的电气隔离。由此,降低了电流I的泄漏并因此降低了信号损耗。
[0044]不幸的是,现有技术传感器210的设计使得局部场屏蔽件270没有完全地覆盖感测部件。除此之外,现有技术传感器210的设计使得,增大局部场屏蔽件270所提供的覆盖范围会至少在某些情形下引起局部场屏蔽件270与电阻桥发生短路。
[0045]因此,局部场屏蔽件270使每个电阻桥的至少一部分暴露于感测环境。在某些实施例中,会因此存在有限的干涉。然而,在某些其他实施例中,诸如在感测环境围被填充有油时,发生信号泄漏。现在参见图7可看出,在未屏蔽的区299出现信号泄漏。当然,应意识到图7中示出的未屏蔽区299仅涉及该现有技术传感器210中所示出的8个互连件262中的一个互连件262。因此,在某些感测环境中,信号泄漏会对于现有技术传感器210的性能产生显著影响。
[0046]为了更好的理解该现象,现在还参见图8。图8描述了现有技术传感器210的一部分的复合剖视图,其中该视图为图6中所提供的复合视图的放大图。
[0047]图8中示出,负表面电荷已积累在现有技术传感器210的顶部之上。通常,都为P+型半导体材料的每个互连件262包含大量处于正受体状态的受体。类似地,具有N型半导体材料的隔膜234包含大量处于负供体状态的供体。当现有技术传感器210通电时,耗尽区279随着带电的少数离子在这些部件内迀移而在每个互连件262与N型半导体材料234之间形成P/N结。往往,诸如当现有技术传感器210在浸油环境中操作时,环境的极性分子将排列以使得高的负表面电荷积累在现有技术传感器210的顶部之上。因此,耗尽区279增长,这是因为N型半导体234中携带的少数电荷载子迀移到形成反型层289的界面,由此形成P+区262之间的电流泄漏路径。通过电流泄漏路径发生了装置输出漂移。
[0048]转向图9-13,其示出了(图1-5所示)传感器10的另一方面。其中,传感器10通过使用场屏蔽件70克服了与现有技术传感器210的电流泄漏路径相关联的问题。
[0049]图9中示出了传感器10的复合横截面。再参见图10,其中朝向示图底部的虚线指示所绘传感器10的横截面的数个部分。注意到,在图10中,示出了四个感测元件。每个感测元件被表示成Rp R2、&和R4中的一个。共同地,四个感测元件R O R2、&和1?4用于传感器10。应理解,传感器10可包括附加的感测元件或者更少的感测元件,并且所选定的分组可以以任何被确定适于提供期望功能的方式设置。进一步,应理解,电路装置可具有任何被认为合适的几何结构(例如形状、轮廓、宽度、厚度等)。图9提供了一个感测元件R3的横截面。
[0050]在传感器10的示例性实施例中,包括基座11。硅片12置于基座11之上。隔膜34位于硅片12的最上部。在该实施例中,硅片12的下部分由P型半导体材料制造,而隔膜34由N型半导体材料制造。在某些其他实施例中,硅片12的下部分由N型半导体材料制造,而隔膜34由同一 N型材料制造。互连件62嵌入在隔膜34内。互连件62由P+型半导体材料制造。互连件62提供与感测子元件61的连接。在该示例中,感测子元件61具有P-型半导体材料。传感器接触通孔63提供与各个互连件62中的每一个互连件的电气接触。与每个互连件62的电气接触通过各个传感器接触件18来实现。
[0051]感测子元件61可包括用于测量隔膜34的挠曲和变形的任何类型部件。例如,感测子元件61可包括由轻质正掺杂(P_)硅形成的压阻元件。感测子元件61通过相应的高度正掺杂(P+)固态互连件62电气耦联到各个电气接触通孔63。电气接触通孔63和互连件62可由半导体材料(诸如正掺杂半导体材料)制造。电路14的至少一部分可通过诸如光刻的技术、通过沉积或者其
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1