本发明提供一种压力传感器装置，其使用适当钝化材料/图案使得装置更结实并且抵抗热和潮湿环境。压力传感器装置使用覆盖玻璃区包括侧壁和结合界面的（多种）防潮钝化材料以避免玻璃和结合界面吸收潮气并与潮气起反应，因此在潮湿/热环境中暴露之后维持了装置输出的完整性。用于本文所描述的MEMS装置的这些钝化材料/图案可以适用于使用玻璃作为一类制造材料的任何基于MEMS的传感器和促动器。压力传感器装置可以是前侧绝对压力传感器、差压传感器或背侧绝对压力传感器。
压力感测元件，其具有顶表面和底表面，以及安置于所述压力感测元件的所述顶表面上的感测电路；
腔，其形成为所述压力感测元件的所述底表面的部分，所述腔具有多个内表面；
底座，其具有顶表面和底表面，所述压力感测元件的所述底表面结合到所述底座的所述顶表面；以及至少一个钝化膜；
其中所述至少一个钝化膜淀积于所述底座的所述底表面上和所述底座的侧壁上，并且所述压力感测元件的一部分与所述底座结合。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其还包括结合界面，其中所述压力感测元件在所述结合界面处附连到所述底座。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，其还包括：形成为所述底座的部分的至少一个外侧壁；
其中所述钝化膜淀积到所述底座的所述至少一个外侧壁的至少一部分上。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，其还包括：形成为所述压力感测元件的部分的至少侧壁：其中所述压力感测元件的所述至少一个侧壁基本上邻近于形成为所述底座的部分的所述至少一个外侧壁。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述钝化膜淀积到形成为所述压力感测元件部分的所述至少一个侧壁的至少一部分上和形成为与所述结合界面邻近的所述底座的部分的所述至少一个外侧壁上。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，其还包括：形成为所述底座的部分的第一孔口，其与形成为所述压力感测元件的部分的所述腔成流体连通；以及为所述第一孔口的部分的内侧表面；
其中所述钝化膜的至少一部分安置到形成为所述孔口的部分的所述内侧表面的部分上，和形成为所述腔的部分的所述多个内表面上。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，其还包括：形成为所述底座的部分的底表面；
其中所述钝化膜的至少一部分安置于所述底座的所述底表面上。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，其还包括：帽；以及
其中所述帽连接到所述压力感测元件的所述顶表面从而使得所述凹部覆盖所述压力感测元件的所述顶表面的一部分。
9.根据权利要求1所述的设备，所述钝化膜还包括通过等离子体增强化学气相淀积的氮化物、非晶硅和其组合。
压力感测元件，其具有顶表面、底表面和至少一个侧壁；
腔，其形成为所述压力感测元件的所述底表面的部分，所述腔具有多个内表面；
底座，其具有顶表面、底表面和至少一个外侧壁，所述压力感测元件的所述底表面结合到所述底座的所述顶表面；
结合界面，所述压力感测元件在所述结合界面处连接到所述底座；以及钝化膜，其安置于所述底座的至少部分上；
其中所述钝化膜限制所述底座和所述压力感测元件向水分暴露。
11.根据权利要求10所述的压力传感器装置，其特征在于，所述压力传感器是前侧绝对压力传感器。
12.根据权利要求10所述压力传感器装置，其特征在于，其还包括：形成为所述底座的部分的至少一个外侧壁；
其中所述钝化膜淀积到所述底座的所述至少一个外侧壁的至少一部分上。
13.根据权利要求12所述的压力传感器装置，其特征在于，所述钝化膜淀积于所述压力感测元件的所述至少一个侧壁的至少一部分上和所述底座的所述至少一个外侧壁的至少一部分上从而使得所述结合界面由所述钝化材料覆盖。
14.根据权利要求12所述压力传感器装置，其特征在于，其还包括：形成为所述底座的部分的第一孔口，其与形成为所述压力感测元件的部分的所述腔成流体连通；
其中所述钝化膜的至少一部分淀积于所述至少一个外侧壁的部分上、形成为所述孔口的部分的所述内侧表面上、和所述底表面上。
15.根据权利要求14所述的压力传感器装置，其特征在于，所述压力传感器是差压传感器。
16.根据权利要求14所述的压力传感器装置，其特征在于，所述钝化膜淀积于所述压力感测元件的所述至少一个侧壁的至少一部分和所述底座的所述至少一个外侧壁的至少一部分上从而使得所述钝化材料覆盖所述结合界面。
17.根据权利要求14所述的压力传感器装置，其特征在于，其还包括：帽；以及
其中所述帽连接到所述压力感测元件的所述顶表面从而使得所述凹部覆盖所述压力感测元件的所述顶表面的一部分。
18.根据权利要求17所述的压力传感器装置，其特征在于，所述压力传感器是背侧绝对压力传感器。
19.根据权利要求17所述的压力传感器装置，其特征在于，所述钝化膜淀积于所述压力感测元件的所述至少一个侧壁的至少一部分上和所述底座的所述至少一个外侧壁的至少一部分上从而使得所述钝化材料覆盖所述结合界面。
20.根据权利要求10所述的压力传感器装置，所述钝化膜还包括通过等离子体增强化学气相淀积的氮化物、非晶硅和其组合。
21.一种制造多个压力传感器组件的方法，包括以下步骤：提供第一晶片，其具有顶表面和底表面；以及提供第二晶片，其具有顶表面和底表面；
对具有所述多个沟槽和所述多个孔口的所述第一晶片进行蚀刻和抛光；
将一个或多个钝化膜淀积到第三晶片的底表面上、所述沟槽上、和所述孔口的内侧表面上；
将所述第一晶片的所述顶表面结合到所述第二晶片的所述底表面，形成晶片结合堆叠；
在所述沟槽的区域中分割所述晶片结合堆叠从而使得所述多个压力传感器组件中的每一个包括所述第一晶片和所述第二晶片中的一部分，所述第二晶片的所述腔中的至少一个，和所述第一晶片的所述孔口中的至少一个。
22.根据权利要求21所述制造多个压力传感器组件的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供第三晶片；
在分割所述晶片结合堆叠之前将所述第三晶片结合到所述第二晶片的所述顶表面上。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，其还包括：在所述第二晶片的所述顶表面上的多个电子电路，从而使得在分割所述晶片结合堆叠之后所述多个电子电路中的每一个由所述多个第二腔之一所封闭。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一晶片是底座玻璃结构，所述第二晶片是硅结构，并且所述第三晶片是帽玻璃结构。
25.一种制造多个压力传感器组件的方法，包括以下步骤：提供第一晶片，其具有顶表面和底表面；以及提供第二晶片，其具有顶表面和底表面；
将所述第二晶片结合到所述第一晶片上，形成晶片结合堆叠；
在所述第一晶片的所述底表面内形成多个深沟槽从而使得所述多个深沟槽中的每一个延伸到所述第二晶片的至少一部分内，所述多个深沟槽中每一个位于所述多个孔口中的两个之间；
蚀刻所述第二晶片的所述底表面、所述深沟槽、和每个孔口的内侧表面；
将所述一个或多个钝化膜淀积在所述第一晶片的所述底表面上、所述深沟槽上、所述多个孔口中每一个的内侧表面上、和所述第二晶片的所述多个腔上；
在所述多个深沟槽中的每个的区域中分割所述晶片结合堆叠，所述多个压力传感器组件中的每一个具有所述第一晶片和所述第二晶片中的一部分、所述第二晶片的所述腔中的至少一个、和所述第一晶片的所述孔口中的至少一个。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供将要成为差压传感器的多个压力传感器组件中的每个压力传感器组件。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：在所述第二晶片的顶表面上提供多个电子电路从而使得所述多个电路之一是所述压力传感器组件之一的部分。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供第三晶片，其具有顶表面和底表面；
在所述第一晶片的所述底表面中形成多个深沟槽之前，将所述第三晶片的所述底表面结合到所述第二晶片的所述顶表面，从而使得所述第三晶片是所述晶片结合堆叠的部分；
在所述多个深沟槽中每一个的区域中分割所述晶片结合堆叠从而使得也分割所述第三晶片，并且所述多个第二腔之一是所述多个压力传感器组件之一的部分。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：由所述多个第二腔中相对应的一个腔封闭所述多个电子电路之一。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供将要成为背侧绝对压力传感器的多个压力传感器组件中的每个压力传感器组件。
31.一种制造多个压力传感器组件的方法，包括以下步骤：提供第一晶片，其具有顶表面和底表面；以及提供第二晶片，其具有顶表面和底表面；
将一个或多个钝化膜淀积到所述第一晶片的底表面上和所述第一晶片的所述多个沟槽中的每个沟槽上；
将所述第二晶片的所述底表面结合到所述第一晶片的所述顶表面上，形成晶片结合堆叠；
在所述多个沟槽中每一个的区域中分割所述晶片结合堆叠从而形成所述多个压力传感器组件，所述多个压力传感器组件中每一个具有所述第二晶片的一部分和所述第一晶片的一部分。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：在所述第二晶片的顶表面上提供多个电子电路从而使得所述多个电路中每一个是所述压力传感器组件之一的部分。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供将要成为前侧绝对压力传感器的多个压力传感器组件中每一个。
34.一种制造多个压力传感器组件的方法，包括以下步骤：提供第一晶片，其具有顶表面和底表面；以及提供第二晶片，其具有顶表面和底表面；
将所述第二晶片的所述底表面晶片结合到所述第一晶片的所述顶表面上，形成晶片结合堆叠；
从所述第一晶片的所述底表面内形成多个深沟槽从而使得所述沟槽延伸到所述第二晶片的至少一部分内；
对所述第一晶片的所述深沟槽和所述底表面进行蚀刻和抛光；
从所述第一晶片的所述底表面淀积一个或多个钝化膜从而使得所述一个或多个钝化膜覆盖所述第一晶片的所述底表面和所述多个深沟槽的侧壁；
分割所述晶片结合堆叠从而使得形成多个压力传感器组件，所述多个压力传感器组件中每一个具有所述第一晶片的一部分和所述第二晶片的一部分。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：在所述第二晶片的顶表面上提供多个电子电路从而使得所述多个电路中每一个是所述压力传感器组件之一的部分。
36.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供将要成为前侧绝对压力传感器的多个压力传感器组件中每一个。
抗湿传感器和其制造方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求保护在2014年4月9日提交的美国临时申请No. 61/977,421的优先权。上述申请的公开内容以引用的方式并入到本文中。
技术领域
[0003] 本发明大体而言涉及一种传感器装置，其包括至少一种钝化材料，钝化材料在具有高温度和湿度水平的环境中抵抗水分暴露。
背景技术
[0004] 由于过程成熟度和低制作成本，硼硅酸盐玻璃与硅（Si）的阳极结合/键合广泛地用于构造当前基于微机电系统（MEMS）的传感器和促动器。使用这种技术的各种类型的压力传感器包括差压传感器、前侧绝对压力传感器、和背侧绝对压力传感器。
[0005] 然而，硼硅酸盐玻璃的表面层在升高的温度，诸如在85%相对湿度和85℃温度的环境（这是在汽车工业中典型测试条件之一）中与水分反应。这种反应导致装置不稳定性，造成输出漂移。在某些情况下，这种输出漂移是不可恢复的，并且变成永久输出变化，而这意味着严重的可靠性问题。
[0006] 这种不稳定性的主要原因是由于玻璃表面与水分起反应，形成高应力表面层，而这种高应力表面层可导致玻璃表面-塑料变形。在典型MEMS装置中存在着可能造成显著输出不稳定性问题的两个主要反应区，它们是管芯（die）附连表面和Si-玻璃界面。用于所有三种类型的压力传感器（差压、前侧绝对、和背侧绝对）的玻璃底座的底表面通常通过使用管芯附连材料而附连到外壳基板上。在向热和潮湿环境中长期暴露后，玻璃与管芯附连材料中的水分起反应可能使与管芯附连材料的结合力降级，或者可能甚至造成与管芯附连材料的分层/层离。Si-玻璃结合界面通常向装置的边缘周围的水分暴露，其中，暴露的玻璃也可能与水分起反应，造成了在与Si的结合力方面的变化。所有这些变化可能造成随着高热滞现象的装置输出漂移，并且在许多情况下，变成了永久变化。
[0007] 因此，存在对于MEMS 装置的需要，其在高温下向高湿度暴露时减小或防止装置输出漂移。
发明内容
[0008] 本发明为一种传感器装置，其包括至少一种钝化材料，钝化材料在具有高温度和湿度水平的环境中抵抗水分暴露。
[0009] 在一实施例中，本发明为一种MEMS传感器，其使用适当钝化材料/图案来生成新传感器结构，新传感器结构在较宽温度范围下抵抗湿气。传感器结构使用了覆盖着暴露玻璃区和结合界面的（多种）防潮钝化材料以避免玻璃和结合界面吸收水分及与水分起反应，因而在潮湿/热环境中暴露之后维持了装置输出的完整性。用于本文所描述的MEMS装置的这些钝化材料/图案可以适用于使用玻璃作为构造材料之一的任何基于MEMS的传感器和促动器。在一实施例中，压力传感器是差压传感器。在另一实施例中，压力传感器是前侧绝对压力传感器，并且在又一实施例中，压力传感器是背侧绝对压力传感器。
[0010] 传感器的玻璃底座的底表面通过管芯附连材料而附连到外壳上。Si玻璃底座结合界面通常是暴露的，并且有时可能甚至被覆盖凝胶。玻璃底座的外侧壁的分数部分可能覆盖有管芯附连材料。根据本发明的压力传感器的各种实施例以类似方式工作以当向热/潮湿环境暴露时用于抵抗输出漂移。
[0011] 在某些实施例中，抗水钝化材料不仅覆盖了朝向管芯附连材料的底座玻璃底表面，而且也覆盖底座玻璃的侧壁的至少部分，或者包括Si-玻璃底座结合界面的整个底座侧壁，以及Si-腔的背侧。具有覆盖着暴露的玻璃区和Si-玻璃结合界面的钝化材料的结构提供了防止装置向任何湿气暴露的更全面防护。
[0012] 在一实施例中，本发明是前侧绝对压力传感器装置，其具有：压力感测元件；形成为压力感测元件的部分的腔，腔具有多个内表面；以及，底座。压力感测元件在结合界面处被结合到底座。钝化膜安置于底座的至少部分上；并且钝化膜限制了底座和压力感测元件向水分暴露。压力传感器包括了形成为底座的部分的至少一个外侧壁，并且钝化膜被淀积在底座外侧壁的至少部分上。在一实施例中，钝化膜被淀积在压力感测元件的至少一部分上从而使得围绕所述侧壁的结合界面被钝化材料所覆盖。
[0013] 在另一实施例中，压力传感器装置是差压传感器，其包括上文所提到的元件、以及第一孔口，第一孔口具有内侧表面并且形成为底座的部分，其中第一孔口与形成为压力感测元件的部分的腔成流体连通。压力传感器装置还包括形成为底座的部分的底表面，并且防潮钝化膜的至少一部分被安置于底表面上，形成为孔口的部分的内侧表面的部分上，和底座侧壁的部分上或者包括Si-玻璃结合界面的底座的整个侧壁上。
[0014] 在又一实施例中，压力传感器是背侧绝对压力传感器，其具有上文所提到的元件，并且还包括帽，所述帽覆盖着Si顶表面的一部分以密封参考真空腔。所提到的背侧绝对压力传感器由帽（Si或玻璃）、Si和玻璃底座所制成的夹层结构形成。防潮钝化膜被安置于玻璃底座的底表面上、形成为孔口的部分的内侧表面的部分上、和底座侧壁的部分上或者底座的整个侧壁上，包括Si-玻璃结合界面。
[0015] 钝化膜可以选自多种不同材料，诸如氮化硅、非晶硅或其组合，并且并不限于等离子体增强的化学气相技术。
[0016] 通过下文所提供的详细描述，本公开的另外的适用领域将变得显然。应了解详细描述和具体实例虽然示出本发明的优选实施例，其预期只是出于说明目的且预期并不限制本发明的范畴。
附图说明
[0017] 从详细描述和附图将变得更全面地理解本发明，在附图中：
[0018] 图1A是根据本发明的实施例的差压传感器的截面侧视图，该差压传感器具有在结合玻璃底座晶片与装置硅晶片之前所涂覆/施加的至少一种钝化材料；
[0019] 图1B是根据本发明的实施例的差压传感器的截面侧视图，该差压传感器具有在单切/分离了通过结合玻璃底座晶片与装置硅晶片而制成的完成/完全硅结合堆叠之后所涂覆/施加的至少一种钝化材料；
[0020] 图2A是根据本发明的实施例的前侧绝对压力传感器的截面侧视图，该前侧绝对压力传感器具有在结合玻璃底座晶片与装置硅晶片之前所涂覆/施加的至少一种钝化材料；
[0021] 图2B是根据本发明的实施例的前侧绝对压力传感器的截面侧视图，该前侧绝对压力传感器具有在单切/分离了通过结合玻璃底座晶片与装置硅晶片而制成的完成/完全硅结合堆叠之后所涂覆/施加的至少一种钝化材料；
[0022] 图3A是根据本发明的实施例的背侧绝对压力传感器的截面侧视图，该背侧绝对压力传感器具有晶片堆叠结合之前所涂覆/施加的至少一种钝化材料；
[0023] 图3B是根据本发明的实施例的背侧绝对压力传感器的截面侧视图，该背侧绝对压力传感器具有在单切/分离了完成的晶片结合堆叠之后所涂覆/施加的至少一种钝化材料；
[0024] 图4A至图4C是根据本发明的实施例的背侧绝对压力传感器在制作过程期间的截面侧视图，其中，在形成晶片结合堆叠之前，水分钝化材料被淀积到玻璃底座上；
[0025] 图5A至图5D是根据本发明的实施例的背侧绝对压力传感器在制作过程期间的截面侧视图，其中，在形成并且单切了晶片结合堆叠之后，水分钝化材料被淀积到玻璃底座上；
[0026] 图6A至图6C是根据本发明的实施例的前侧绝对压力传感器在制作过程期间的截面侧视图，其中，在形成晶片结合堆叠之前，防潮材料被淀积到玻璃底座上；以及[0027] 图7A至图7D是根据本发明的实施例，结合到由硅制成的晶片、用于制成若干前侧绝对压力传感器的硼硅酸盐玻璃所制成的晶片的截面侧视图。
具体实施方式
[0028] 下文优选实施例的描述在本质上只是示例性的且绝不意图限制本发明、其应用或用途。
[0029] 在图1A和图1B中总体上以10示出了MEMS压力传感器的第一实施例。在此实施例中，压力传感器10是差压传感器10，其包括呈压力感测元件12形式的硅结构和呈玻璃底座14形式的底座玻璃结构。孔口20形成为玻璃底座14的部分，并且孔口20与总体上以22示出的腔成流体连通。压力感测元件12包括底表面12A，底表面12A阳极结合到玻璃底座14的顶表面12B上，形成结合界面12C。压力感测元件12还包括侧壁18。
[0030] 腔22被蚀刻到压力感测元件12的底表面12A内，并且包括四个内表面，其中仅第一内表面26和第二内表面28在图1A和图1B中描绘，因为图1A和图1B是截面图。四个内表面中的每一个终止于背侧表面30内，背侧表面30是隔膜32的部分。在一实施例中，通过使用由氢氧化钾（KOH）、四甲基氢氧化铵（TMAH）等而进行的各向异性化学蚀刻，或者通过深反应性离子蚀刻（DRIE）的干式蚀刻来形成了腔，但可以使用其它过程也在本发明的范围内。
[0031] 压力感测元件12由单晶硅制成，并且包括隔膜32，具有表面26、28、30和顶表面34的腔22。腔22的顶表面也是隔膜32的背侧表面30。压力感测元件12还包括了在隔膜32的顶表面34上的桥电路/桥接电路36。在一实施例中，桥电路36包含由P+掺杂和/或金属互连件所连接的至少四个单独压电电阻器。压电电阻器可以放置为呈若干配置之一。压电电阻器可以定位成靠近于隔膜32的边缘的一侧，靠近于隔膜32的边缘的四侧，或者在整个隔膜32上分布于一个方向上。为了使附图简单，图1A和图1B并不包括这些细节，诸如互连，或者每个压电电阻器的位置。替代地，在图1A和图1B中的附图标记36用于表示一般桥电路，其可以是呈本领域中通常已知的任何配置和位置。
[0032] 在图1A和图1B中所示出的实施例中的压力传感器10还包括钝化膜38，钝化膜38为防潮的。在图1A中所示的实施例中，膜38位于底座14的底表面40上、底座14的外侧壁44的部分上、和第一孔口20的内侧表面42上。在图1B中所示的实施例中，膜38被涂覆/施加到底座14的底表面40上、第一孔口20的内侧表面42上，并且也在腔22的表面26、28、30上、底座14的外侧壁44上、和结合界面12C附近的感测元件12的侧壁18的部分上。
[0033] 隔膜32相对较薄，并且隔膜32的厚度取决于隔膜大小和压力感测范围。隔膜32响应于通过基板14的孔口20和腔22施加到背侧表面30上的压力而偏转，如在图1A和图1B中所示。由于所施加的压力所致的隔膜32的偏转造成了桥电路36中的不平衡从而使得桥电路36的输出与压力信号相关。
[0034] 在图2A和图2B中示出的压力传感器的实施例是前侧绝对压力传感器10，并且具有与图1A和图1B所描述的实施例类似的部件，其中相似的附图标记指代相似元件。这些传感器10并不具有第一孔口20，但感测元件12仍结合到底座14上。在图2A和图2B所示的实施例中，钝化膜38被涂覆/施加到底座14的整个底表面40上。此外，钝化膜38被涂覆/施加到底座14的外侧壁44的部分上（在图2A所示的实施例中），包括所述结合界面12的底座14的整个外侧壁44上，和压力感测元件12的侧壁18的部分上（在图2B所示的实施例中）。
[0035] 现参考图3A和图3B，压力传感器10是背侧绝对压力传感器10，并且具有与图1A和图1B所描述的实施例类似的部件，其中相似的附图标记指代相似元件。图3A和图3B所示的传感器10包括呈帽16的形式的帽基板。在一实施例中，帽16包括侧壁16A、16B，和大体上以24示出的第二腔。帽基板16可以是Si或玻璃。在帽基板16与感测元件12之间的结合可以是阳极或熔结玻璃密封，其必须是气密的并且以此方式使得第二腔24位于隔膜32上并且具有至少部分真空。
[0036] 在某些实施例中，帽16可以由硅或玻璃诸如硼硅酸盐玻璃制成。在此实施例中，帽16由硼硅酸盐玻璃制成，并且阳极结合到压力感测元件12的顶部上以在第二腔24中封闭真空或至少部分真空。这允许图3A和图3B所示的压力传感器10测量绝对压力。第二腔24的长度和宽度接近于或大于隔膜32的长度和宽度。
[0037] 图3A和图3B所示的传感器10还包括防潮钝化膜38。在图3A所示的实施例中，膜38位于底座14的底表面40上、第一孔口20的内侧表面42上、和底座14的外侧壁44的部分上。在图3B中，膜38被涂覆/施加到底座14的底表面40上、第一孔口20的内侧表面42上、腔22的表面26、28、30上、底座14的外侧壁44上、和压力感测元件12的侧壁18的部分上，从而使得结合界面12C也被覆盖。
[0038] 用于制作图1A至图3B所描述的各种传感器10的过程取决于何时涂覆/施加钝化膜38的时间而不同。当在不同制作阶段期间涂覆/施加时，膜38位于不同表面上，用以保护传感器10的不同区域避免湿气影响。为了简单起见，在所有实施例中，在压力感测元件12上制造桥电路36的过程步骤和在所有晶片上的微机械加工过程步骤并未被包括在制造传感器的方法的描述中。
[0039] 图1A和图3A所示的用于制作传感器10的制造过程在图4A至图4C中示出。参考图4A至图4C，若干晶片用于形成每个感测元件12和底座14（和在图3A所示的实施例的情况下每个帽16）。存在着由硼硅酸盐玻璃制成的两个晶片，和由硅制成的一个晶片。由硼硅酸盐玻璃制成的第一晶片48用于形成每个底座14，第二晶片50用于形成每个感测元件12，并且由硅制成，并且在图3A所示的实施例的情况下，也由硼硅酸盐玻璃制成的第三晶片52用于制造每个帽16。
[0040] 具体地参考图4A，为了制作用于每个传感器10的底座14，孔口20被形成于第一晶片48内，并且若干沟槽54被形成于晶片48的一侧内。一旦形成了孔口20和沟槽54，基于氢氟酸（HF）的化学蚀刻/抛光过程被施加到晶片48以移除或减少存在于底座14的沟槽54的外侧壁44上、和每个孔口20的内侧表面42上的机械缺陷。下一步骤也在图4A中示出，其中，涂覆/施加了钝化膜38从而使得膜38位于第一晶片48的底表面40上，第一孔口20的内侧表面42上，和第一坯料48的沟槽54内侧。参考图4B，下一步骤是通过将第二晶片50阳极结合到第一晶片48来形成晶片结合堆叠，并且在图3A的实施例的情况下，也阳极结合到第三晶片52。一旦完成了所有结合过程，则使用晶片锯或类似工具来在沟槽54的区域中分离由晶片48、50、52所制成的晶片结合堆叠以形成如图4C所示的每个个别传感器10。
[0041] 在图3A所示的实施例的情况下，在将第三晶片52结合到第二晶片50之前，每个相对应帽16的第二腔24被蚀刻到第三晶片52内，这也在图4B和图4C中示出。
[0042] 参考图5A至图5D，也包括了用于形成图1B所示的传感器10的过程，并且在使用帽16（如图3B所示）的实施例中，也包括用于制造每个帽16的包括第三晶片52的额外过程。为了形成图1B所示的压力传感器10，采取以下步骤，除了不使用第三晶片52。参考图5A，通过将具有感测元件12的Si晶片50阳极结合到玻璃晶片48、50来形成了晶片结合堆叠。
[0043] 在图1B所示的实施例的情况下，并未使用第三晶片52，并且仅硅晶片50被结合到第一玻璃晶片48。之后，执行了使用诸如晶片锯这样的装置的第一切割步骤以切穿用于每个底座14的第一晶片48的具体区域并且部分地切入到硅晶片50内，形成深沟槽56，以暴露每个底座14的外侧壁44，如在图5B中所示。
[0044] 在图5C中，然后将钝化膜38淀积到第一晶片48和第二晶片50上从而使得膜38在底座14的底表面40上、第一孔口20的内侧表面42上、并且也在腔22的表面26、28、30上。钝化膜38也被淀积到底座14的外侧壁44上、侧壁18的部分上、和深沟槽56上从而使得结合界面12C也被覆盖。
[0045] 在淀积了钝化膜38之后，用于每个感测元件12的晶片50的其余部分和用于每个帽16的第三晶片52在深沟槽56的顶部区域中被切割，以形成每个传感器10，在图5D中示出。
[0046] 参考图6A至图6C，示出了用于形成图2A所示的压力传感器的制作过程。此实施例具有由用于制造每个底座14的硼硅酸盐玻璃所制成的第一晶片48。在图6A中，若干沟槽54被形成于第一晶片48内，并且然后施加/涂覆了基于HF的化学蚀刻/抛光过程来将底座14的沟槽54和底表面40抛光。图6A所示的最后步骤是淀积钝化膜38从而使得膜38在底表面40上，并且在底座14的沟槽54中。在图6B中，具有每个感测元件12和每个腔22的晶片50被阳极结合到具有底座14沟槽54的第一晶片48，形成了晶片结合堆叠。在图6C中示出了下一步骤，其中，晶片锯过程在沟槽54的顶部区域中被施加到晶片结合堆叠以将晶片结合堆叠分离为每个传感器10。
[0047] 参考图7A至图7D，示出了用于形成图2B所示的压力传感器的制作过程。在图7A中，存在着硼硅酸盐玻璃的晶片48和包含压力感测元件12的硅晶片50，它们阳极结合在一起形成所述晶片结合堆叠。在图7B中，执行第一切割步骤以切穿用于每个底座14的第一晶片48，并且部分地切入到硅晶片50内，形成多个深沟槽56，以暴露每个底座14的外侧壁44，和在结合界面12C的区域中压力感测元件12的部分。在图7C中示出了下一步骤，其中，钝化膜38然后被淀积到第一晶片48上从而使得膜38在每个底座14的底表面40上，和深沟槽56上，覆盖着每个底座14的外侧壁44和每个压力感测元件12的侧壁18的部分，从而使得每个结合界面12C也被钝化膜38所覆盖。在施加/涂覆了钝化膜38之后，切割了用于晶片结合堆叠中每个感测元件12的晶片50其余部分以完成图7D所示的每个传感器10的制作。
[0048] 进一步关于每个传感器10的构造，使用钝化膜38从而使得每种类型的传感器10抗湿气。每个传感器10使用防潮钝化膜38来覆盖所述玻璃底座14和结合界面12C的暴露区域以防止结合界面12C和底座14吸收水分和与水分起反应，因而在潮湿/热环境中暴露之后，维持每个传感器10的输出的完整性。用于所描述的MEMS传感器10的钝化膜38的应用可以用于使用玻璃作为用于装置制作的构造材料之一的任何基于MEMS的传感器和促动器。根据本发明的压力传感器10的各种实施例当向热/潮湿环境暴露时对抗了输出漂移。
[0049] 进一步关于图1A、图2A和图3A所示的传感器10的制作过程，施加到每个沟槽54和外侧壁44的部分中的钝化膜38向在与外壳基板上的管芯附连材料相连接的底座14的区域中的每个底座14提供覆盖。这是当高压力通过孔口20施加到底座14的底部上时处于高弯曲应力下的玻璃底座14的区域。膜38优选地具有压缩应力以当高压力通过孔口20从底座14的底部施加时平衡/抵消所述弯曲应力并且增加底座14的强度。可以使用等离子体增强化学气相淀积（PECVD）来生产并且使用不同类型的具有压缩应力的膜，诸如但不限于氮化物和非晶硅，或者复合膜。此外，施加到图1A、图2A和图3A中每个传感器10上的基于HF的化学蚀刻过程也排除或减轻了诸如底座14剥落/裂口或开裂的机械缺陷，使得底座14应对高弯曲应力更结实/强固。
[0050] 进一步关于图1B、图2B和图3B所示的结构的制作过程，图5B和图7B所示的第一切割步骤不仅切穿用于制作每个玻璃底座14的整个晶片48，而且也略微切入到用于制作每个感测元件12的第二晶片50内（Si的部分厚度）。在一实施例中，切入到晶片50内的深度为约50μm-100μm，但可以使用其它深度也在本发明的范围内。目的是为了利用（多个）钝化膜来覆盖在每个压力感测元件12与玻璃底座14之间的结合界面12C以避免由于湿气暴露造成结合降解。
[0051] 本发明的描述在本质上只是示例性的且因而并不偏离本发明主旨的变型预期是在本发明的范围内。这些变型不应认为偏离本发明的精神和范围。
