專利名稱：用于制造傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文主題通常涉及可以用來探測由機械應(yīng)力、化學(xué)機械應(yīng)力、熱應(yīng)力、電磁場等生成的微小的力或撓曲的、基于半導(dǎo)體微機電(MEMS)的傳感器配置。尤其是，本文公開的主題涉及一種基于MEMS的壓力傳感器及用于制造它的方法。
背景技術(shù)：
在基于半導(dǎo)體微電子和MEMS的傳感器中的發(fā)展主要在于減小這種傳感器的尺寸和成本。硅微傳感器的電子性能和機械性能已被很好地記載。硅微機械加工和半導(dǎo)體微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展進入具有眾多實際應(yīng)用的核心傳感器工業(yè)中。例如，廣為人知的微機械加工硅壓力傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、濕度傳感器、麥克風(fēng)、機械振蕩器、光學(xué)和RF 開關(guān)及衰減器、微型閥、噴墨印刷頭、原子力顯微鏡針尖等已用于大批量醫(yī)療、航天、工業(yè)和汽車市場中的多種應(yīng)用中。硅的高屈服強度、室溫下的彈性、以及硬度性能使得其是用于諧振結(jié)構(gòu)的理想的基礎(chǔ)材料，其中諧振結(jié)構(gòu)例如可以用于電子頻率控制或者傳感器結(jié)構(gòu)。 甚至諸如手表、潛水呼吸設(shè)備和便攜式輪胎壓力計的消費產(chǎn)品也可并入硅微機械加工傳感器。隨著使用領(lǐng)域的不斷擴大，對于硅傳感器的需求繼續(xù)推動對新的和不同的硅微傳感器幾何形狀和配置的需求，這種新的和不同的硅微傳感器幾何形狀和配置對特定環(huán)境和應(yīng)用進行了優(yōu)化。不幸的是，傳統(tǒng)的批量硅微機械加工技術(shù)的缺點是得到的硅微結(jié)構(gòu)的外形和幾何形狀已經(jīng)受到制造方法的嚴(yán)重限制。例如，利用傳統(tǒng)的蝕刻技術(shù)蝕刻硅結(jié)構(gòu)部分地受到硅襯底的晶向的約束，這限制了許多所需結(jié)構(gòu)的幾何形狀和小型化努力。微傳感器對測量壓力的不斷增加的使用刺激了例如用作電容器且用于產(chǎn)生靜電力的小硅板結(jié)構(gòu)的發(fā)展。例如，存在采用互相交叉的多晶硅板陣列來測量電容的微傳感器。 類似地，存在采用層狀板陣列來產(chǎn)生靜電力的微傳感器。此外，存在響應(yīng)諸如壓力或加速度的力來測量硅結(jié)構(gòu)的撓曲或彎曲的微傳感器。對于通常的微機電器件、且尤其是壓力傳感器的使用領(lǐng)域的擴大已經(jīng)產(chǎn)生了對越來越小器件的需求。不幸的是，生產(chǎn)更小的器件(其還對壓力的微小變化是高靈敏的)是困難的。由于器件的小尺寸和所使用的幾何形狀的薄的性質(zhì)，傳統(tǒng)的技術(shù)難以維持所需要的嚴(yán)格容差。提供一種用于制備不僅尺寸小、且能夠有效地大批量生產(chǎn)的高靈敏的壓力傳感器的方法是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于制造傳感器的方法，在一個實施例中包括如下步驟在第一器件晶片的第一器件層的上表面中形成互連窗，第一器件晶片包括第一器件層、第一絕緣體層、 和第一基板層(handle layer)，第一絕緣體層位于第一器件層和第一基板層之間；在第一器件層中設(shè)置互連，互連包括沿鄰近第一器件晶片的上表面的第一器件層延伸的、間隔開的內(nèi)部互連和外部互連，鄰近互連窗的一部分定位的下部互連，連接內(nèi)部互連和下部互連的互連饋線，以及連接外部互連和下部互連的外部互連饋線；在第二器件晶片的第二器件層的上表面中形成隔膜腔；將所述第一器件層的上表面接合到第二器件層的上表面以在隔膜腔上方形成隔膜；從第一器件晶片移除第一基板層和第一絕緣體層；將傳感元件緊接隔膜地設(shè)置到第一器件層中以感測隔膜中的撓曲；以及將蓋接合到內(nèi)部互連和外部互連之間的隔膜上方。


根據(jù)以下方式來理解本發(fā)明的特征，即可以通過參考某些實施例來得到本發(fā)明的詳細(xì)描述，其中一些實施例闡明在附圖中。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是圖僅僅闡明了本發(fā)明的某些實施例且因而不能看作對其范圍的限定，因為本發(fā)明的范圍包括其它同等效果實施例。不必依比例繪制附圖，重點通常在于闡明本發(fā)明的某些實施例的特征。因而，為了進一步理解本發(fā)明，可以結(jié)合附圖閱讀來參考以下詳細(xì)描述，在附圖中圖1是本發(fā)明的一個實施例中的示范傳感器的截面圖。圖2是本發(fā)明的一個實施例中的用于制造傳感器的兩個示范絕緣體上硅器件晶片的截面圖。圖3是本發(fā)明的一個實施例中的用于制造傳感器的示范處理流程。圖4是本發(fā)明的一個實施例中的具有蝕刻鈍化層的第一器件晶片的示范截面圖。圖5是本發(fā)明的一個實施例中的具有互連窗的第一器件晶片的示范截面圖。圖6是本發(fā)明的一個實施例中的具有互連窗、下部互連、和內(nèi)部下互連饋線與外部下互連饋線的第一器件晶片的示范截面圖。圖7是本發(fā)明的一個實施例中的具有隔膜腔的第二器件晶片的示范截面圖。圖8是本發(fā)明的一個實施例中的接合到第二器件晶片的第二器件層的示范第一器件晶片的第一器件層。
具體實施例方式本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)?？梢酝ㄟ^在硅結(jié)構(gòu)內(nèi)形成腔和鄰近腔形成隔膜來制作示范微機械加工壓力傳感器。在其中關(guān)于選擇的參考壓力來進行測量的絕對壓力傳感器實施例中，可以將腔保持在真空或選擇的內(nèi)部壓力中。壓力傳感器通過感測隔膜的撓曲來測量壓力，例如壓力如何作用于隔膜的背側(cè)使得隔膜朝向壓力室彎曲，其中壓力室具有通過設(shè)置在隔膜上方的蓋形成的參考壓力。形成在隔膜邊緣附近的一個或多個感測元件通常感測隔膜的撓曲或彎曲。圖1是本發(fā)明的一個實施例中的傳感器10的示范截面圖。傳感器10可以采用被處理且接合在一起的兩個晶片來制備，例如兩個絕緣體上硅(SOI)半導(dǎo)體晶片、SOI晶片和雙側(cè)拋光(DSP)半導(dǎo)體晶片、或其中一個為外延片(印iwafer)的兩個DSP晶片。圖2示出了本發(fā)明的一個實施例中的兩個示范起始晶片。第一器件晶片和第二器件晶片100與200 分別可以是SOI晶片，其分別具有第一器件層和第二器件層110與210、第一絕緣體層和第二絕緣體層120與220、以及第一基板層和第二基板層130與230。在一實施例中，第一器件層110可以是單晶硅襯底，其可以具有η型摻雜且具有合適的厚度以符合傳感器10的運行特性和物理設(shè)計特性。在一個實施例中，第二器件層210可以是單晶硅襯底，其可以具有選擇的厚度以符合特定設(shè)計規(guī)范，且可以具有η型或ρ型摻雜。SOI晶片的多種層的厚度可以采用傳統(tǒng)的SOI芯片制備技術(shù)來精確設(shè)定，且可以選擇成使得層的精確厚度決定傳感器 10的后續(xù)運行特性和物理特性，如下所述。在一個實施例中，第一絕緣體層和第二絕緣體層 120與220可以是二氧化硅且具有合適的厚度以符合傳感器10的制備和設(shè)計要求。第一基板層和第二基板層130和230可以用來在制備過程期間分別固定(grip)第一器件晶片和第二器件晶片100和200，且能夠定位成使得第一絕緣體層和第二絕緣體層120與220分別位于第一器件層和第二器件層110和210與第一基板層和第二基板層130與230之間。 第一基板層和第二基板層130和230可以由例如η型或ρ型硅構(gòu)成且具有合適的厚度以符合傳感器10的設(shè)計和制備要求。在一個實施例中，第二器件晶片200可以是雙側(cè)拋光硅晶片，且在一個實施例中，該硅晶片可以具有η型或ρ型摻雜并具有合適的厚度以符合傳感器 10的設(shè)計和制備要求。同時，構(gòu)成傳感器10的多種層的厚度可以選擇成使得器件的整體厚度符合傳感器10的運行特性和物理設(shè)計特性。再次參考圖1，傳感器10可以包含第一器件層110和第二器件層210。策略上地， 例如P型壓阻感測元件的一個或更多的感測元件310可以注入或擴散入第一器件層110內(nèi)以感測硅結(jié)構(gòu)的撓曲，尤其是懸置在傳感器10內(nèi)的開口隔膜腔240上方的隔膜300的撓曲。傳感器10也可以包括可由例如二氧化硅層、氮化硅層、或二者組合構(gòu)成的傳感器鈍化層180和上部器件鈍化層160。傳感器鈍化層180可以在制備和運行期間為傳感器10提供電絕緣和保護。形成于第一器件層110中的一個或多個互連400可以將一個或多個感測元件310電耦合到傳感器10的外表面，同時一個或多個金屬化層600可以在互連400與傳感器10上的外部接觸之間提供電連接，以便傳感器10能夠經(jīng)由例如引線附件電耦合到其它器件或連接。如下所述，位于互連窗350內(nèi)的上部器件鈍化層160的一部分能夠起到在制備期間保護第一器件層110的待成為下部互連420的那些部分的功能。接合到第一器件層 110的蓋500在隔膜300上方形成壓力室510，可以任意選擇其內(nèi)的壓力以符合設(shè)計和性能規(guī)范。參考圖1，描述了本發(fā)明的一實施例中的示范傳感器10及其運行。傳感器10通過測量形成在第一器件層110中的薄結(jié)構(gòu)或隔膜300中的撓曲來運行，其中隔膜300位于形成在第二器件層210中的隔膜腔240上方，且第二器件層210可以接合到第一器件層110。 隔膜300可以用作傳感器10中的撓曲結(jié)構(gòu)。隨著隔膜300下的壓力的變化，隔膜300將相對壓力室510內(nèi)的壓力朝向或遠(yuǎn)離隔膜腔240地?fù)锨?。隔?00以預(yù)定的方式根據(jù)施加在隔膜300上的壓力來相對隔膜腔240撓曲。隔膜300中的撓曲可以通過形成于第一器件層110中的、在隔膜300的邊緣上或附近的一個或多個感測元件310來探測。在一個實施例中，采用壓阻感測元件，感測元件310的電阻可以經(jīng)由電路來確定，該電路諸如惠斯登電橋電路等，采用附連到一個或多個金屬化層600的一個或多個互連400來進行互連。電接口或其它這種器件可以附連到金屬化層600的末端，以與另一個器件電通信地設(shè)置傳感器
610。壓阻感測元件310的電阻隨隔膜300的撓曲而改變。因而，可以采用測量感測元件310 的壓阻電阻來確定隔膜300中的撓曲量，且因而確定施加到傳感器上的壓力。參考圖1-8來解釋用于制造類似圖1所示的硅傳感器的示范過程。圖3是用于制造本發(fā)明的一個實施例中的傳感器10的示范處理流程700。參考圖3和圖4，在圖3的步驟701中，上部器件鈍化層和下部器件鈍化層140和150可以分別沉積在器件晶片100的上表面和下表面上，其可以采用例如二氧化硅層、氮化硅層、或二者組合以在制造過程期間保護且絕緣器件晶片100。然后，在步驟705中可以為開口的互連窗350可形成在上部鈍化層140中且延伸進第一器件層110。在一個實施例中，互連窗350可以通過使用干法蝕刻技術(shù)或濕法蝕刻技術(shù)形成在上部鈍化層140和第一器件層110兩者中，蝕刻技術(shù)例如DRIE、采用KOH或TMAH、或其它硅蝕刻劑等的濕法蝕刻。在其它實施例中，可以通過濕法蝕刻或干法蝕刻上部鈍化層140，然后濕氧化或干氧化第一器件層110至所需深度來形成互連窗350。 氧化期間生長的氧化物隨后可以采用濕移除技術(shù)或干移除技術(shù)來移除。然后，在步驟710 中，可以采用干法蝕刻技術(shù)或濕法蝕刻技術(shù)移除上部器件鈍化層和下部器件鈍化層140和 150。參考圖3和5，在圖3的步驟715中，上部器件鈍化層和下部器件鈍化層160和170 可以分別沉積在器件晶片100的上表面和下表面上，其可采用例如二氧化硅層、氮化硅層、 或二者組合。如圖5所示，鈍化160也可以沉積在互連窗350的內(nèi)表面上。參考圖3和6，在一個實施例中，在步驟720中下部互連420、內(nèi)部下互連饋線440 和外部下互連饋線445兩者都可以通過將高摻雜ρ型摻雜劑擴散或注入進第一器件層110， 并隨后在800至1200攝氏度下退火來形成。在一個實施例中，下部互連420、內(nèi)部下互連饋線440和外部下互連445可以采用單一過程來形成，然而在其它實施例中，它們可以采用單獨的步驟和技術(shù)來形成。然后，在步驟725中，可以采用濕法蝕刻技術(shù)或干法蝕刻技術(shù)移除位于互連窗350外的下部器件鈍化層170和部分上部器件鈍化層160。參考圖3和7，在步驟730中，將隔膜腔240蝕刻進第二器件層210的上表面。可以采用DRIE、利用KOH或TMAH、或其它硅蝕刻劑等的濕法蝕刻直接將隔膜腔240蝕刻進第二器件層210。隔膜腔240可以具有多種幾何形狀，例如正方形、矩形或圓形，且可以具有任何需要的深度以符合傳感器10的物理和運行設(shè)計要求，這又可以依賴于傳感器10所使用的特定應(yīng)用和/或第二器件層210的選擇的厚度。隔膜腔240的表面可以是裸硅、氧化硅、 摻雜硅、或可以通過任何能夠經(jīng)受后續(xù)晶片接合和處理溫度的其它薄膜來涂敷。參考圖3和8，在步驟735中，采用傳統(tǒng)的硅熔接接合技術(shù)將第一器件層110的暴露的上表面接合到第二器件層210的暴露的上表面。在一個示范熔接接合技術(shù)中，相對表面可以具有親水性，即可以采用強氧化劑處理表面以促使水黏合到它們。然后可以將兩個晶片置于高溫環(huán)境中以形成接合，其質(zhì)量可以通過晶片暴露到高溫環(huán)境的時間間隔來確定。上述的硅熔接接合技術(shù)分別將第一器件層和第二器件層110和210結(jié)合在一起而不使用可能具有與單晶硅晶片不同的熱膨脹系數(shù)的中間黏合材料。也可以以在一個或兩個晶片的接合表面上形成氧化層來執(zhí)行熔接接合。在接合的配置中，互連窗350和位于互連窗350 內(nèi)的部分鈍化層160能夠起到將互連400與第二器件層210隔離的作用。然后，在步驟740中，器件晶片100的第一基板層130可以采用諸如KOH或TMAH 的濕法蝕刻劑來移除，其中濕法蝕刻劑在第一絕緣體層120停止。此外，第一絕緣體層120可以采用濕法蝕刻技術(shù)或干法蝕刻技術(shù)來移除，僅留下被接合的第一器件層110，此時其非接合的上表面暴露出來。在其它實施例中，第一基板層130和第一絕緣體層120兩者都采用諸如研磨的物理減薄技術(shù)來移除和/或減薄。此外，在步驟745中，上部傳感器鈍化層和下部傳感器鈍化層180和190(未示出190)可以沉積在第一器件層110的非接合的上表面和第二基板層230的暴露的下表面上，例如采用二氧化硅、氮化硅層、或其組合。參考圖1和3，在步驟750中，在一個實施例中，內(nèi)部上互連饋線430和外部上互連饋線435可以通過將高摻雜ρ型摻雜劑擴散或注入進第一器件層110并隨后在800至1200 攝氏度下退火來形成。在一實施例中，內(nèi)部上互連430、外部上互連435、內(nèi)部下互連饋線 440和外部下互連饋線445、連同內(nèi)部互連410和外部互連450采用單一過程來形成，然而在其它實施例中，它們可以采用單獨的步驟和技術(shù)來形成。在步驟755中，可以通過將低摻雜ρ型材料擴散或離子注入進η型摻雜的第一器件層110的與隔膜300(其可以形成為第一器件層110的一部分)相對的預(yù)定位置中，來將一個或多個感測元件310設(shè)置在第一器件層110中，其中在一實施例中使用壓阻感測元件作為感測元件310。例如，高溫下的硼注入和擴散可以在第一器件層110內(nèi)形成壓阻感測元件310。感測元件310可以定位成感測隔膜300中的撓曲。應(yīng)當(dāng)注意可以使用任意數(shù)量的感測元件310，且取決于特定應(yīng)用、預(yù)期的壓力、靈敏度要求等它們關(guān)于隔膜300的精確定位可以不同。此外，可以通過將高摻雜P型材料擴散或離子注入進η型摻雜的第一器件層110來增加可分別向感測元件310提供電傳導(dǎo)的一個或多個內(nèi)部互連和外部互連410和 450。內(nèi)部互連410可以設(shè)置于具有感測元件310的重疊配置中。步驟755中擴散或注入的組件可以采用單個過程執(zhí)行或者采用多個過程分離地注入或擴散。同時，內(nèi)部互連410、 下部互連420、內(nèi)部上互連饋線430、外部上互連饋線435、內(nèi)部下互連饋線440、外部下互連饋線445、以及外部互連450可以彼此電通信且可以構(gòu)成互連400。在一些實施例中，一起構(gòu)成互連400的獨立組件可以合并或制造為單個組件。例如，內(nèi)部上互連饋線430和內(nèi)部下互連饋線440可以制造為單個組件以形成單個的內(nèi)部互連饋線，同時外部上互連饋線 435和外部下互連饋線445可以制造為單個組件以形成單個的外部互連饋線。在一個實施例中，一起構(gòu)成互連400的不同組件可以通過參考圖3所描述的一系列非連續(xù)步驟設(shè)置到第一器件層110內(nèi)。在其它實施例中，一起構(gòu)成互連400的組件可以通過一個或多個連續(xù)步驟設(shè)置到第一器件層110內(nèi)。然后，在步驟760中，可以增加金屬化層600，其通過互連400提供傳感器10的外表面至感測元件310的電傳導(dǎo)。為了提供至外部互連450的通路，可以采用干法蝕刻技術(shù)或濕法蝕刻技術(shù)在上部傳感器鈍化層180中做出開口。然后可以增加并形成金屬化層600， 其可由例如金或鋁構(gòu)成，且可以形成為所需厚度以滿足器件設(shè)計和制造需求。在步驟765中，可以將蓋500接合到互連窗350上的第一器件層110。在一個實施例中，蓋500可以是預(yù)制玻璃晶片。在其它實施例中，蓋500可以由硅制成?？梢圆捎枚喾N傳統(tǒng)接合技術(shù)將蓋500接合到器件晶片110，例如玻璃至硅靜電接合、共晶接合、或者玻璃粉接合。在其它實施例中，為了限定接合區(qū)，可以采用濕法蝕刻技術(shù)或干法蝕刻技術(shù)在上部傳感器鈍化層180中做出一個或多個蓋蝕刻520，以暴露第一器件層110的硅。在此實施例中，蓋500可以延伸穿過上部傳感器鈍化層180且采用例如靜電接合直接接合到第一器件層110。蓋500可以在隔膜300上形成壓力室510且還能保護隔膜300免遭環(huán)境危害。
最后，在步驟770中，可以采用諸如KOH或TMAH的濕法蝕刻劑來移除第二器件晶片200的第二基板層230，蝕刻劑止于第二絕緣體層220。此外，可以采用濕法蝕刻技術(shù)或干法蝕刻技術(shù)來移除第二絕緣體層220，剩下暴露的非接合的第二器件層210的下表面且暴露隔膜腔M0。在其它實施例中，第二基板層230和第二絕緣體層220兩者都可以采用諸如研磨的物理減薄技術(shù)來移除和/或減薄?？梢圆捎枚喾N濕法蝕刻技術(shù)或干法蝕刻技術(shù)或研磨來進一步減小第二器件層210的厚度以滿足給定的設(shè)計要求。參考本文描述的實施例，在傳感器10制造期間做出的每個蝕刻依賴于特定應(yīng)用可以具有任意選定的幾何形狀且可以具有任意需要的深度。此外，蝕刻不需要具有單一、均勻深度，且得到的蝕刻可以是各向同性或各向異性的?？梢赃x擇每個蝕刻的所選的深度和幾何形狀以改變所得到的傳感器10的設(shè)計特性。例如，可以選擇第一器件層110的厚度和由隔膜腔240所規(guī)定的隔膜300的尺寸和形狀，來確定所得到的傳感器10的靈敏度?？梢栽谥苽銼OI晶片時任意選擇且精確控制的第一器件層110的選定厚度，使得改善了對隔膜 300的撓性的控制，且因而改善了對得到的傳感器10的性能特性的控制。此外，平面制備過程用于制備目的是理想的且不僅能夠增加制造產(chǎn)量，而且能夠增加得到的器件的整體可靠性和長期性能。因此，可以獲得對傳感器10的性能特性的均勻控制。提供上述具體描述以闡明示范實施例且無意于限定。雖然已經(jīng)相對測量壓力的實施例示出且描述了用于制造傳感器的方法，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯地是可以使用相似的技術(shù)來制造能夠測量其它參數(shù)的傳感器。例如，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本文描述的制備裝置和方法可以用于未在本文中明確描述的多種其它應(yīng)用。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是很明顯地是在本發(fā)明的范圍內(nèi)可能作出許多修改和改變。此外，在描述為本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的示范方法和結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)可以使用許多其它材料和處理。例如，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本文描述的P型材料和η型材料可以以替代的方式使用，例如，通過采用P型材料替代η型材料且反之亦然。此外，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯地是，在多種示范實施例中識別和描述的步驟順序不必按照描述的順序進行，且在其它實施例中可以以不同順序結(jié)合、(或連續(xù)地、 或非連續(xù)地、或并行地)執(zhí)行多種步驟，且仍然獲得了相同結(jié)果。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。配件表10傳感器100第一器件晶片110第一器件層120第一絕緣體層130第一基板層140上部器件鈍化層150下部器件鈍化層160上部器件鈍化層
170下部器件鈍化層
180上部傳感器鈍化層
190下部傳感器鈍化層
200第二器件晶片
210第二器件層
220第二絕緣體層
230第二基板層
240隔膜腔
300隔膜
310感測元件
350互連窗
400互連
410內(nèi)部互連
420下部互連
430內(nèi)部上互連饋線
435外部上互連饋線
440內(nèi)部下互連饋線
445外部下互連饋線
450外部互連
500蓋
510壓力室
520蓋蝕刻
600金屬化層
610金屬化蝕刻
700處理流程
701,705,
710、715處理步驟
720、725處理步驟
730,735處理步驟
740、745處理步驟
750、755處理步驟
760、765處理步驟
770處理步驟
權(quán)利要求
1.一種用于制造傳感器的方法，包括以下步驟在第一器件晶片的第一器件層的上表面中形成互連窗，所述第一器件晶片包括所述第一器件層、第一絕緣體層和第一基板層，所述第一絕緣體層位于所述第一器件層和所述第一基板層之間；在所述第一器件層中設(shè)置互連，所述互連包括位于所述第一器件層中且鄰近所述上表面的一部分的間隔開的內(nèi)部互連和外部互連、鄰近所述互連窗的一部分定位的下部互連、 連接所述內(nèi)部互連和所述下部互連的內(nèi)部互連饋線、以及連接所述外部互連和所述下部互連的外部互連饋線；在第二器件晶片的第二器件層的上表面中形成隔膜腔；將所述第一器件層的所述上表面接合到所述第二器件層的所述上表面以在所述隔膜腔上方形成隔膜；從所述第一器件晶片移除所述第一基板層和所述第一絕緣體層；在所述第一器件層中關(guān)于所述隔膜設(shè)置感測元件，以感測所述隔膜中的撓曲；以及在所述隔膜上方設(shè)置蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，在所述第一器件層中設(shè)置互連的所述步驟包括用于設(shè)置所述內(nèi)部互連、外部互連、下部互連、內(nèi)部互連饋線、和外部互連饋線的多個獨立、連續(xù)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，在所述第一器件層中設(shè)置互連的所述步驟包括用于設(shè)置所述內(nèi)部互連、外部互連、下部互連、內(nèi)部互連饋線、和外部互連饋線的多個獨立、非連續(xù)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，進一步包括形成金屬化層的步驟， 所述金屬化層提供所述傳感器的外表面和所述互連之間的電通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述感測元件是壓阻感測元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述第二器件晶片包括雙側(cè)拋光半導(dǎo)體晶片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述第二器件晶片包括第二器件層、第二絕緣體層和第二基板層，其中所述第二絕緣體層位于所述第二器件層和所述第二基板層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造傳感器的方法，還包括從所述第二器件晶片移除所述第二基板層和所述第二絕緣體層的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述傳感器測量絕對壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述蓋是玻璃。
11.一種用于制造傳感器的方法，包括以下步驟在第一器件晶片的第一器件層的上表面中形成互連窗，所述第一器件晶片包括所述第一器件層、第一絕緣體層、和第一基板層，所述第一絕緣體層位于所述第一器件層和所述第一基板層之間；在所述互連窗下、所述第一器件層中以間隔開的配置設(shè)置內(nèi)部下互連饋線和外部下互連饋線；在所述互連窗和所述第一器件層中的所述內(nèi)部下互連饋線與外部下互連饋線之間設(shè)置下部互連，所述下部互連與所述內(nèi)部下互連饋線與外部下互連饋線電通信；在第二器件晶片的第二器件層的上表面中形成隔膜腔；將所述第一器件層的所述上表面接合到所述第二器件層的所述上表面以在所述隔膜腔上方形成隔膜；從所述第一器件晶片移除所述第一基板層和所述第一絕緣體層；在所述第一器件層的所述上表面和所述內(nèi)部下互連饋線與外部下互連饋線之間設(shè)置內(nèi)部上互連饋線和外部上互連饋線，所述內(nèi)部上互連饋線與所述內(nèi)部下互連饋線電通信， 而所述外部上互連饋線與所述外部下互連饋線電通信；在所述第一器件層中關(guān)于所述隔膜設(shè)置感測元件，以感測所述隔膜中的撓曲；在所述第一器件層中設(shè)置與所述感測元件和所述內(nèi)部上互連饋線電通信的內(nèi)部互連；在所述第一器件層中設(shè)置與所述上外部互連饋線電通信的外部互連；以及在所述隔膜上方設(shè)置蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，還包括形成金屬化層的步驟，所述金屬化層提供所述傳感器的外表面和所述外部互連之間的電通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述感測元件是壓阻感測元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述第二器件晶片包括雙側(cè)拋光半導(dǎo)體晶片。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述第二器件晶片包括第二器件層、第二絕緣體層、和第二基板層，其中所述第二絕緣體層位于所述第二器件層和所述第二基板層之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造傳感器的方法，還包括從所述第二器件晶片移除所述第二基板層和所述第二絕緣體層的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述傳感器測量絕對壓力。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述器件層的厚度決定所述傳感器的靈敏度。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，所述蓋是玻璃。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造傳感器的方法，其中，設(shè)置所述感測元件、所述內(nèi)部互連和所述外部互連的所述步驟同時執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“用于制造傳感器的方法”。本發(fā)明公開了一種用于制造傳感器的方法，在一個實施例中其將第一器件晶片接合到已蝕刻的第二器件晶片以產(chǎn)生一懸置結(jié)構(gòu)，懸置結(jié)構(gòu)的撓曲通過嵌入的感測元件來確定，感測元件通過嵌入于第一器件晶片的器件層中的互連與傳感器的外表面電通信。在一個實施例中，通過蓋來密封懸置結(jié)構(gòu)且傳感器配置成測量絕對壓力。
文檔編號G01L1/18GK102583232SQ20111046307
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者N·V·曼特拉瓦迪, S·卡卡南賈馬奇 申請人:通用電氣公司