[发明专利]具有硅应力隔离构件的集成SOI压力传感器

权利要求书

1.一种压力传感器，包括：

壳体，壳体包括输入端口，输入端口配置为当壳体放置在包含介质的环境中时允许介质进入壳体内部；

安装在壳体内的支撑件，支撑件限定了具有延伸穿过支撑件的均匀横截面的第一孔，并且其中支撑件由具有与硅类似的热膨胀系数的绝缘材料构成；

安装在支撑件的第一孔内的应力隔离构件，应力隔离构件具有长方体形状并且限定了纵向延伸穿过长方体形状的第二孔，其中应力隔离构件由硅构成，并且其中第一孔的横截面匹配于应力隔离构件的外横截面；

结合到应力隔离构件的传感器管芯，传感器管芯包括：

硅基底，硅基底在硅基底的第一侧上具有绝缘层；以及

布置在第一侧上的绝缘层中的感测电路，其中硅基底的第二侧暴露于应力隔离构件的第二孔并且第二侧与第一侧相反，并且其中硅基底的第二侧结合到应力隔离构件的第一表面，以在传感器管芯与应力隔离构件之间形成硅到硅的结合；

其中应力隔离构件包括延伸远离硅基底的第二侧的基座，其中第二孔纵向延伸穿过基座，传感器管芯安装到基座的第一端，其中支撑件安装接近基座的第二端，第二端与第一端相反。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中应力隔离构件的结晶定向与传感器管芯的结晶定向对齐。

3.一种用于制备压力传感器的方法，所述方法包括：

将多组压敏电阻器制备在第一硅晶片的绝缘层中，其中每组压敏电阻器对应于传感器管芯的感测电路；

在第二硅晶片中蚀刻多个通孔，其中每个通孔对应于应力隔离构件的第一孔；

采用低于600摄氏度的低温扩散工艺将第二硅晶片结合到第一硅晶片的与绝缘层相反的侧，其中结合包括将第二硅晶片与第一硅晶片对齐从而使得每个通孔与一组压敏电阻器相反；

将第一和第二硅晶片分割以形成多个分立的压力传感器基元，每个压力传感器基元包括：

由包括一组压敏电阻器的第一硅晶片的一部分构成的传感器管芯；以及

由第二硅晶片的一部分构成的应力隔离构件，应力隔离构件具有长方体形状并且限定了纵向延伸穿过长方体形状的第一孔；

提供多个支撑件，每个支撑件限定了具有延伸穿过支撑件的均匀横截面的第二孔，所述均匀横截面匹配于应力隔离构件的外横截面，并且其中每个支撑件由具有与硅类似的热膨胀系数的绝缘材料构成；

将每个压力传感器基元安装到支撑件从而使得每个应力隔离构件的外表面的一部分附着到对应的支撑件的第二孔的内表面，其中将每个压力传感器基元安装到支撑件包括将压力传感器装置铜焊到支撑件；以及

将具有安装的支撑件的每个压力传感器装置附着到壳体；

采用金属氧化物的原子层沉积来涂覆将要暴露于介质的应力隔离构件和传感器管芯的表面；以及

将壳体密封使得具有感测电路的传感器管芯的侧处于具有已知压力的环境中并且与应力隔离构件的第一孔密封隔离。