用于电容式温度计的系统和方法_3

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感电极或如其它附图所描述的背板。图案化多晶硅传感电极可以包括通风孔并可以形成任何形状的结构。进一步地,例如,氧化物、氮氧化物和多晶硅层可以由如其它附图所述的任何其它材料形成。
[0044]例如,步骤246可以包括移除光刻胶和用液体冲洗清理晶片。在各种实施例中,步骤248包括在步骤238、236和234中形成的图案化多晶硅层、氮氧化物层和氧化物层的上面形成另一种氧化物层。步骤248形成的氧化物层可以具有500-2500nm的厚度。步骤250可以包括在步骤248中形成的氧化物层的顶部形成氮化物层和氧化物层。在步骤250中,氮化物层可以具有100至200nm的厚度,且氧化物层可以具有50至70nm的厚度。在各种实施例中,步骤252包括在晶片的背面蚀刻氧化物和氮化物。在各种实施例中,本文所描述的形成氧化物层可以包括使用原硅酸四乙酯(TEOS)来形成氧化物。
[0045]根据各种实施例,步骤254包括形成膜层。该膜层在两个实施例中可以是多晶硅或碳化硅。在其它实施例中,例如,膜层可以是本文中参考其它附图所描述的任何其它材料。膜层可以具有100至300nm的厚度。步骤256可以包括注入磷。在步骤258中,光刻胶层可以应用在包括膜层和光刻图案化的结构上。步骤260包括根据步骤258中的图案化光刻胶层执行等离子蚀刻来图案化膜层。在各种实施例中,图案化膜层可以包括具有或没有通风孔的任何形状的膜。在一些具体实施例中,图案化膜层包括至少一个通风孔。在其它实施例中,用一个或多个悬臂图案化膜层。在各种实施例中,膜层在之前的步骤中形成和图案化的传感电极上图案化。例如,在一些实施例中,图案化膜可以包括图6a-6c的层204。步骤262可以包括移除光刻胶和清理晶片。
[0046]在各种实施例中,步骤264包括执行背面蚀刻。在步骤264中,背面蚀刻可以移除在前面的步骤中形成在晶片背部上的各种层。步骤266可以包括形成另一个TEOS层,并从TEOS层形成氧化层。在一些实施例中,步骤266中形成的氧化层具有500至2500nm的厚度。在各种实施例中,步骤268包括晶片表面的钝化。晶片表面的钝化可以包括在各种层上面形成氧化物或氮化物。光刻胶层可以应用在包括步骤266中形成的TEOS氧化物层和步骤270中光刻图案化的结构上。根据步骤270中图案化形成的光刻胶,在步骤272中通过等离子蚀刻图案化TEOS氧化物。
[0047]根据各种实施例,步骤274包括应用和光刻图案化光刻胶层用于金属化。步骤276可以包括在步骤274中形成的光刻胶层上形成金属化层,以及执行剥离以图案化金属层。在一些实施例中,例如,金属化层包括图6a-6c中的层206。金属化层可以是在传感电极上形成的膜的第二层。在这种实施例中,例如,膜可以包括例如多晶硅的第一层和包括金属化层的第二层。
[0048]在各种实施例中,步骤278包括应用光刻胶到晶片的正面和背面,并光刻图案化光刻胶层。在一些实施例中,可以图案化光刻胶来执行BOSCH过程蚀刻。在各种实施例中,可以图案化光刻胶来准备膜释放。步骤280包括通过移除与膜层相邻的氧化物释放膜,膜可以包括多晶硅层和金属层。步骤282包括在步骤280中释放膜后移除光刻胶层和清理晶片。
[0049]在各种实施例中,步骤284包括在晶片的背面形成玻璃层以及密封与膜相邻的第一腔。在一些实施例中,与膜相邻的第一和第二腔可以在上述的各种蚀刻和释放步骤中形成,其可以包括BOSCH过程蚀刻。步骤286可以包括切割晶片。在一些实施例中,步骤288包括在晶片的正面上形成玻璃层以及密封与膜相邻的第二腔。
[0050]根据各种实施例,步骤232-288可以修改为现有技术。例如,图案化步骤包括可以使用的任何类型的蚀刻步骤替代所描述的光刻图案化光刻胶和等离子蚀刻。可以使用其它材料于所描述的任何氧化物、氮氧化物、多晶硅、金属、碳化硅和其它层。进一步地,形成一个层可以包括现有技术中的各种方法。所描述的具体厚度也可以包括在其它实施例中的具体范围之外的任何其它厚度。本领域技术人员容易理解对于步骤232-288中所描述的过程流程的各种其它改变包括在实施例的范围内。例如,在各种实施例中可以省略、重新排序或引入某些步骤。
[0051]图8a和Sb示出了显示用于包括单个铝膜层的实施例系统的模拟膜偏转示例绘图。例如,在图8a中,对于每条线图的铝层厚度是变化的,而膜的直径保持为200 μ m不变。膜的偏转对应铝厚度范围从200nm到700nm以微米-温度(开尔文)绘制。如图所示,铝的较大厚度导致在特定温度的膜的较小偏转。
[0052]例如,在图8b中,膜的直径是变化的,而铝层的厚度保持在Iym不变。膜的偏转对应铝厚度范围从200nm到700nm以微米-温度(开尔文)绘制。如图所示,铝的较大直径导致在特定温度的膜的较大偏转。
[0053]图9示出了包括步骤302-308用于无线确定温度的实施例操作方法300的框图。根据各种实施例,步骤302包括将电容式温度计至热耦合目标介质。步骤304包括无线地激励RLC电路,其中电容式温度计包括主电容。在步骤304之后,步骤306包括响应于无线激励而无线从RLC电路传输信号。步骤308包括检测来自RLC电路的无线传输信号。在一些实施例中,操作方法300还可以包括基于检测确定介质的温度。在各种实施例中,电容式温度计包括可偏转膜,以及可偏转膜被配置为基于温度偏转。目标介质可以是人类或动物体内的位置。在各种其它实施例中,可以包括其它步骤,以及步骤302-308可以按其它顺序执行。
[0054]图10示出了包括第一穿孔传感电极322、第二穿孔传感电极324和可偏转膜326的又一个实施例电容式MEMS温度计320的截面图。根据各种实施例,例如,膜326可以包括由铝和多晶硅或本文上述的其它材料形成的双层。膜326、第一穿孔传感电极322和第二穿孔传感电极324可以在基底330中形成并由玻璃、另一种生物相容材料或其它材料形成的密封层332和334封装。在各种实施例中,膜326、第一穿孔传感电极322和第二穿孔传感电极324可以通过本文上述的镀金属(未示出)耦合到其它电路元件。本文上述的各种实施例和包括制造顺序和材料改变的变型,还可以应用于电容式MEMS温度计320。
[0055]根据各种实施例,电路包括了含有可偏转膜和传感电极的电容式微电机系统(MEMS)温度计。在这种实施例中,可偏转膜被配置为基于可偏转膜的温度调节电容值。
[0056]在一些实施例中,传感电极是刚性传感电极,可偏转膜和刚性传感电极形成平行板电容,以及电容式MEMS温度计进一步包括具有第一热膨胀系数的第一热材料和具有不同于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数的第二热材料。第一和第二热材料被配置为使可偏转膜基于电容式MEMS温度计的温度偏转。在各种实施例中,可偏转膜可以包括第一和第二热材料。
[0057]在一些实施例中,电路还可以包括射频(RF)天线和耦合到电容式MEMS温度计的电感性元件。在这种实施例中,温度计被配置为基于电感性元件的电感值和电容值传输RF信号。在各种实施例中,温度计不包括内部电源。可偏转膜可以将第一腔和第二腔分离。在这种实施例中,第一热材料可以在第一腔中,以及第二热材料可以在第二腔中。
[0058]在一些实施例中,电容式MEMS温度计还可以包括含有第一热膨胀系数的第一流体的第一腔、所形成的与第一腔相邻并与第一腔分离的超压腔、上覆第一腔和超压腔以刚性传感电极形成的传感电极,含有不同于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数的第二流体的第二腔,以及将第一腔和第二腔分离的可偏转膜。传感电极可以被配置为密封第一腔和超压腔的顶部开口,以及第二腔可以与超压腔流体连通。在这种实施例中,电容式MEMS温度计可以在具有电感性元件的相同基底上形成并耦合到该基底。电容式MEMS温度计和电感元件可以被配置在由射频(RF)信号激励时传输与温度有关的信号。
[0059]根据各种实施例,无线装置包括射频(RF)电路。RF电路包括电感性元件和耦合到电感性元件的电容器。在这种实施例中,电容器包括具有被配置为与温度的改变成比例地调节电电容的机械可偏转膜的电容式温度计。
[0060]在一些实施例中,无线装置被设置为无线地接收所有功率和通信信号。在一个实施例中,无线装置没有内部电源。无线装置还可以包括包围电容式温度计和RF电路的封装。该封装可以包括生物相容材料和可以移植在人类或动物体内的无线装备。
[0061]在一些实施例中,射频(RF)电路耦合到无线装置的地面上。在各种实施例中,无线装置具有Icm的最大长度和4_的最大宽度。电容式温度计可以是微电机系统(MEMS)温度计。在这种实施例中,MEMS温度计可以包括刚性传感电极、与刚性传感电极形成平行板电容的可偏转膜、具有第一热膨胀系数的第一热材料、以及具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二热材料。第一和第二热材料可
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