用于测量力的装置和制作其的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103575431 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575431 A (21)申请号 201310338471.9 (22)申请日 2013.08.06 13/567723 2012.08.06 US G01L 1/18(2006.01) B81B 3/00(2006.01) (71)申请人 通用电气公司 地址 美国纽约州 (72)发明人 S.K. 贾马奇 N.V. 曼特拉瓦迪 C.V. 麦克劳斯 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 易皎鹤 汤春龙 (54) 发明名称 用于测量力的装置和制作其的方法 (5。

2、7) 摘要 公开了用于测量力的装置和制造其的方法。 该装置包括隔膜腔内的凸起结构， 其中该凸起结 构具有大致上平行的侧壁。一个或多个传感器靠 近隔膜安装来感测隔膜中的挠曲， 其受该凸起结 构控制。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图10页 (10)申请公布号 CN 103575431 A CN 103575431 A 1/1 页 2 1. 一种用于测量力的装置， 所述装置包括 ： 第一晶片， 其包括设置在第一装置层与第二装置层之间的第一氧化埋。

3、层 ； 第二晶片， 其通过第二氧化埋层而结合到所述第一装置层 ； 隔膜腔， 其从所述第二装置层延伸通过所述第一装置层、 所述第二氧化埋层和所述第 二晶片， 其中所述第二装置层在所述隔膜腔上形成隔膜 ； 所述隔膜腔内的凸起结构， 所述凸起结构从所述第一氧化埋层延伸， 所述凸起结构具 有大致上平行的侧壁 ； 以及 靠近所述隔膜的所述第二装置层中的第一传感器， 用于感测所述隔膜中的挠曲。 2. 如权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述凸起结构在它的宽度上具有大致上均匀的厚 度。 3. 如权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述第一传感器包括压电电阻器。 4. 如权利要求 1 所述的装置， 进一步包。

4、括靠近所述隔膜的所述第二装置层中的第二传 感器， 所述第一和第二传感器位于所述凸起结构的侧面。 5. 如权利要求 4 所述的装置， 进一步包括分别设置在所述第一和第二传感器上的第一 和第二金属化层。 6. 如权利要求 1 所述的装置， 进一步包括接合到所述第二晶片的衬底。 7. 如权利要求 6 所述的装置， 其中， 所述衬底包括预制孔， 其使所述隔膜腔连接到环绕 所述装置的环境。 8. 如权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述第二装置层具有第一和第二暴露部分， 其暴露 于所述隔膜腔， 所述第一和第二暴露部分位于所述凸起结构的侧面。 9. 如权利要求 8 所述的装置， 其中， 所述第二氧化埋层。

5、包括与所述凸起结构和所述第 二装置层两者邻接并且设置在所述第二装置层的第一与第二暴露部分之间的部分。 10. 一种用于测量力的装置， 所述装置包括 ： 第一晶片， 其包括设置在第一装置层与第二装置层之间的第一氧化埋层 ； 第二晶片， 其通过第二氧化埋层而结合到所述第一装置层 ； 隔膜腔， 其从所述第二装置层延伸通过所述第一装置层、 所述第二氧化埋层和所述第 二晶片， 其中所述第二装置层在所述隔膜腔上形成隔膜 ； 所述隔膜腔内的凸起结构， 所述凸起结构从所述第一氧化埋层延伸， 所述凸起结构具 有大致上平行的侧壁并且在它的宽度上具有大致上均匀的厚度 ； 以及 靠近所述隔膜的所述第二装置层中的第一传。

6、感器， 用于感测所述隔膜中的挠曲。 权 利 要 求 书 CN 103575431 A 2 1/8 页 3 用于测量力的装置和制作其的方法 技术领域 0001 本文公开的主题涉及基于半导体微机电的传感器 （MEMS） ， 其用于检测从机械应 力、 化学机械应力、 热应力、 电磁场等产生的小的力或挠曲。 更具体地， 本文公开的主题涉及 用于感测压力的装置和制造其的方法。 背景技术 0002 基于半导体微电子的传感器的发展已经极大地降低这样的传感器的尺寸和成本。 硅微传感器的电和机械性质以及硅微加工和半导体微电子技术已经得到改进。例如， 微加 工的硅压力传感器、 加速度传感器、 流量传感器、 湿度传。

7、感器、 麦克风、 机械振荡器、 光学和 RF 开关和衰减器、 微型阀、 喷墨打印头、 原子力显微镜针尖等在医疗、 航空、 工业和汽车市场 中的各种应用中使用。硅的高屈服强度、 在室温的弹性以及硬度性质使其对于例如可用于 传感器结构的共振结构是理想的基底材料。 甚至例如手表、 潜水设备、 手持式轮胎压力计和 睡眠呼吸机的消费品可包含硅微加工传感器。 0003 对硅传感器在不断扩大的使用领域中的需求持续激发对为特定环境和应用而优 化的新的且不同的硅微传感器几何形状和配置的需要。 一般的微机电装置以及用于测量例 如特别是压力的力的传感器的扩大的使用领域已经形成对甚至更小的装置的需求。遗憾 地， 已经。

8、难以生产对于压力中的小变化也高度灵敏的更小的装置。因为装置的小尺寸以及 使用的几何形状的薄的性质， 常规的技术难以维持需要的严格的公差， 尤其是在高容量制 造期间。另外， 在制造期间结构可在这样的 MEMS 装置内扩散或注入的深度中的限制限制了 这样的装置的设计和操作特性。 0004 提供用于制造不仅尺寸小而且可以在高容量中有效生产的高度灵敏的压力传感 器， 这将是有利的。上面的论述只对于一般背景信息提供并且不意在用作确定要求保护的 主题的范围的辅助手段。 发明内容 0005 公开了用于测量力的装置和制作其的方法。该装置包括隔膜腔内的凸起结构， 其 中该凸起结构具有大致上平行的侧壁并且在它的宽。

9、度上具有大致上均匀的厚度。 一个或多 个传感器靠近隔膜安装来感测隔膜中的挠曲， 其受该凸起结构控制。可在传感器的一些公 开的实施例的实践中实现的优势是隔膜和基于 MEMS 的压力传感器的凸起结构两者的形状 和尺寸甚至可以使用高容量制造技术来精确地控制。 0006 在一个示范性实施例中， 公开用于测量力的装置， 该装置包括第一晶片， 其包括设 置在第一装置层与第二装置层之间的第一氧化埋层。 该装置进一步包括通过第二氧化埋层 而结合到第一装置层的第二晶片。隔膜腔从第二装置层延伸通过第一装置层、 第二氧化埋 层和第二晶片， 其中第二装置层在隔膜腔上形成隔膜。在从第一氧化埋层延伸的隔膜腔内 提供凸起结。

10、构。该凸起结构具有大致上平行的侧壁。提供第二装置层中的第一传感器来感 测隔膜中的挠曲。 说 明 书 CN 103575431 A 3 2/8 页 4 0007 在另一个示范性实施例中， 公开用于测量力的装置， 该装置包括第一晶片， 其包括 设置在第一装置层与第二装置层之间的第一氧化埋层。 该装置进一步包括通过第二氧化埋 层而结合到第一装置层的第二晶片。隔膜腔从第二装置层延伸通过第一装置层、 第二氧化 埋层和第二晶片， 其中第二装置层在隔膜腔上形成隔膜。在从第一氧化埋层延伸的隔膜腔 内提供凸起结构。该凸起结构具有大致上平行的侧壁。提供第二装置层中的第一传感器来 感测隔膜中的挠曲。 0008 在再。

11、另一个示范性实施例中， 公开了限定凸起结构的方法， 其用于在用于测量力 的装置中使用， 该方法包括蚀刻第一晶片的第一装置层中的第一和第二沟道的步骤， 该第 一和第二沟道大致上互相平行并且从第一晶片的顶表面延伸到第一氧化埋层来限定凸起 结构。在第一和第二沟道的垂直侧壁 （其包括邻近由第一和第二沟道限定的凸起结构的内 垂直侧壁） 上施加热氧化层。在施加热氧化层的步骤后在第一装置层中蚀刻至少两个牺牲 鳍， 这些牺牲鳍从顶表面延伸到第一氧化埋层并且具有大致上无氧化物的边缘， 这些牺牲 鳍设置在位于第一和第二沟道的侧面的区中。 牺牲鳍通过蚀刻第一装置层的一部分而去除 来限定隔膜和隔膜腔。内垂直侧壁上的热。

12、氧化层被去除。 0009 提供一种用于测量力的装置， 所述装置包括 ： 第一晶片， 其包括设置在第一装置层与第二装置层之间的第一氧化埋层 ； 第二晶片， 其通过第二氧化埋层而结合到所述第一装置层 ； 隔膜腔， 其从所述第二装置层延伸通过所述第一装置层、 所述第二氧化埋层和所述第 二晶片， 其中所述第二装置层在所述隔膜腔上形成隔膜 ； 所述隔膜腔内的凸起结构， 所述凸起结构从所述第一氧化埋层延伸， 所述凸起结构具 有大致上平行的侧壁 ； 以及 靠近所述隔膜的所述第二装置层中的第一传感器， 用于感测所述隔膜中的挠曲。 0010 优选的， 所述凸起结构在它的宽度上具有大致上均匀的厚度。 0011 优。

13、选的， 所述第一传感器包括压电电阻器。 0012 优选的， 所述装置进一步包括靠近所述隔膜的所述第二装置层中的第二传感器， 所述第一和第二传感器位于所述凸起结构的侧面。 0013 优选的， 所述装置进一步包括分别设置在所述第一和第二传感器上的第一和第二 金属化层。 0014 优选的， 所述装置进一步包括接合到所述第二晶片的衬底。 0015 优选的， 所述衬底包括预制孔， 其使所述隔膜腔连接到环绕所述装置的环境。 0016 优选的， 所述第二装置层具有第一和第二暴露部分， 其暴露于所述隔膜腔， 所述第 一和第二暴露部分位于所述凸起结构的侧面。 0017 优选的， 所述第二氧化埋层包括与所述凸起结。

14、构和所述第二装置层两者邻接并且 设置在所述第二装置层的第一与第二暴露部分之间的部分。 0018 提供一种用于测量力的装置， 所述装置包括 ： 第一晶片， 其包括设置在第一装置层与第二装置层之间的第一氧化埋层 ； 第二晶片， 其通过第二氧化埋层而结合到所述第一装置层 ； 隔膜腔， 其从所述第二装置层延伸通过所述第一装置层、 所述第二氧化埋层和所述第 二晶片， 其中所述第二装置层在所述隔膜腔上形成隔膜 ； 说 明 书 CN 103575431 A 4 3/8 页 5 所述隔膜腔内的凸起结构， 所述凸起结构从所述第一氧化埋层延伸， 所述凸起结构具 有大致上平行的侧壁并且在它的宽度上具有大致上均匀的厚。

15、度 ； 以及 靠近所述隔膜的所述第二装置层中的第一传感器， 用于感测所述隔膜中的挠曲。 0019 提供一种限定凸起结构的方法， 用于在用于测量力的装置中使用， 所述方法包括 以下步骤 ： 蚀刻第一晶片的第一装置层中的第一和第二沟道， 所述第一和第二沟道大致上互相平 行并且从所述第一晶片的顶表面延伸到第一氧化埋层来限定所述凸起结构 ； 在所述第一和第二沟道的垂直侧壁上施加热氧化层， 所述第一和第二沟道包括邻近由 所述第一和第二沟道限定的所述凸起结构的内垂直侧壁 ； 在施加所述热氧化层的步骤后在所述第一装置层中蚀刻至少两个牺牲鳍， 所述牺牲鳍 从所述顶表面延伸到所述第一氧化埋层并且具有大致上无氧化。

16、物的边缘， 所述牺牲鳍设置 在位于所述第一和第二沟道的侧面的区中 ； 通过蚀刻所述第一装置层的一部分而去除所述牺牲鳍来限定隔膜和隔膜腔 ； 以及 去除所述内垂直侧壁上的所述热氧化层。 0020 优选的， 所述方法进一步包括将第一钝化层沉积在至少所述第一装置层上的步 骤， 其中所述第一装置层与所述第一钝化层和所述第一氧化埋层两者邻接。 0021 优选的， 所述方法进一步包括在所述第一晶片的所述第一钝化层中形成第一窗和 第二窗来暴露所述第一装置层的部分的步骤， 其中蚀刻第一和第二沟道的步骤分别在所述 第一和第二窗处蚀刻。 0022 优选的， 所述方法进一步包括形成位于所述隔膜的侧面用于感测所述隔膜。

17、中的偏 离的第一和第二传感器的步骤。 0023 优选的， 所述方法进一步包括将离子注入位于所述隔膜侧面的所述第二装置层中 的第一和第二传感器的步骤。 0024 优选的， 所述第一晶片进一步包括第二装置层与处理层之间的第二氧化层， 并且 所述方法进一步包括去除所述处理层来暴露所述第二装置层的步骤。 0025 优选的， 所述方法进一步包括使第二晶片熔融到所述第一装置层的步骤。 0026 优选的， 所述方法进一步包括去除所述第二晶片的一部分来显露暴露表面的步 骤。 0027 优选的， 所述方法进一步包括使所述第二晶片的暴露表面接合到衬底的步骤， 其 中所述衬底是玻璃衬底或硅衬底中的一个。 0028 。

18、优选的， 所述方法进一步包括使所述衬底中的预制孔与所述隔膜腔对齐的步骤。 0029 本发明的简要描述只意在根据一个或多个说明性实施例提供本文公开的主题的 简要概述， 并且不起到解释权利要求或起到限定或限制本发明的范围的指导的作用， 本发 明的范围仅由附上的权利要求限定。 提供该简要描述以采用简化的形式引入概念的说明性 选择， 其在下文在详细描述中进一步描述。该简要描述不意在识别被要求保护的主题的关 键特征或基本特征， 也不意在用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。要求保护的主 题不限于解决在背景中指出的任何或全部劣势的实现。 附图说明 说 明 书 CN 103575431 A 5 4/8 页。

19、 6 0030 因此， 可以理解本发明的特征所采用的方式， 可通过参考某些实施例 （其的一些在 附图中图示） 来提供本发明的详细描述。然而， 要注意， 图只图示本发明的某些实施例并且 因此不视为它的范围的限制， 因为本发明的范围包含其他同等有效的实施例。图不必按比 例绘制， 重点一般放在图示本发明的某些实施例的特征上。 在图中， 类似的符号用于指示贯 穿各种视图的类似的部件。 从而， 为了进一步理解本发明， 可以参考连同图阅读的下列详细 描述， 其中 ： 图 1 是用于测量力的示范性装置的横截面视图 ； 图 2 是包括两个氧化埋层的第一晶片的横截面视图 ； 图 3 是在已经沉积第一钝化层后第一。

20、晶片的横截面视图 ； 图 4 是图示在第一钝化层中形成第一和第二窗的第一晶片的透视图 ； 图 5 是第一晶片的横截面视图， 其示出第一晶片的第一装置层中的第一和第二沟道 ； 图 6 是在去除第一钝化层并且施加氧化层后的第一晶片的横截面视图 ； 图 7 是示出在氧化层中形成第一和第二多个窗的第一晶片的横截面视图 ； 图 8 是第一晶片的横截面视图， 其示出在第一装置层中蚀刻牺牲鳍 ； 图 9 是第一晶片接合到第二晶片来形成晶片组装件的横截面视图 ； 图 10 是在去除处理层后的晶片组装件的横截面视图 ； 图 11 是已经沉积第二钝化层后的晶片组装件的横截面视图 ； 图 12 是晶片组装件的横截面。

21、视图， 其示出第一和第二传感器到第二装置层内的形成 ； 图 13 是晶片组装件的横截面视图， 其描绘在第二钝化层中形成第一和第二窗 （每个连 接到第一和第二传感器） ； 图 14 是晶片组装件的横截面视图， 其图示金属化层沉积到第一和第二窗内的沉积 ； 图 15 是晶片组装件的横截面视图， 其描绘在第二钝化层中形成第三窗 ； 图 16 是在蚀刻通过第二晶片和第一装置层两者之后的晶片组装件的横截面视图 ； 图 17 是晶片组装件的横截面视图， 其示出在去除氧化层后的凸起结构 ； 以及 图 18 是示出制造用于测量力的示范性装置的步骤的工艺流程。 具体实施方式 0031 图 1 是用于测量力的示范。

22、性装置 100 的横截面视图。示出制造用于测量力的示范 性装置 100 的方法 500 的步骤的工艺流程在图 18 中示出， 其中制造的各个阶段在图 2-17 中示出。 0032 装置100包括第一晶片102、 第二晶片200和熔融在一起来形成隔膜腔326的衬底 400。第一晶片 102 包括第一装置层 108 和第二装置层 110， 其中第一氧化埋层 112 设置在 其之间。氧化层 130 处于第一晶片 102 的第一装置层 108 与第二晶片 200 之间。 0033 隔膜 330 在隔膜腔 326 上形成。第一和第二传感器 304、 306 位于隔膜 330 侧面。 在一个实施例中， 装。

23、置 100 通过使用第一和第二传感器 304、 306 来测量压力以感测由作用 于隔膜 330 来使隔膜 330 朝或远离隔膜腔 326 偏离的压力引起的隔膜 330 的偏离。 0034 凸起结构 136 从隔膜 330 的第一氧化埋层 112 延伸。通过控制凸起结构 136 的形 状和尺寸 （例如， 宽度、 厚度， 等） ， 可以调谐隔膜330的灵敏度并且可采用更加可重复且一致 的方式生产装置。 说 明 书 CN 103575431 A 6 5/8 页 7 0035 在一个实施例中， 凸起结构 136 具有大致上平行的侧壁 126、 128 并且在它的宽度 （W） 上具有大致上均匀的厚度 （。

24、T） 。这允许凸起结构 136 具有定义良好且受控的形状和尺 寸。可在描述的装置和制造方法的一些实施例的实践中实现的优势是隔膜和基于 MEMS 的 压力传感器的凸起结构两者的形状和尺寸可使用高容量制造技术来精确地控制。 0036 在差压传感器实施例 （例如图 1 的示范性实施例） 中， 相对于装置 100 所处的环境 压力关于作用于隔膜 330 的压力做出压力测量。隔膜腔 326 可以通过衬底 400 中的预制孔 402 而对周围环境开放。衬底 400 可以是， 例如玻璃或硅衬底。在绝对压力传感器实施例 （其中相对于选择的参考压力做出测量） 中， 隔膜腔 326 可通过关闭或消除预制孔 402。

25、 而被 隔离。 0037 装置 100 的各种结构特征可使用蚀刻和掩模技术而形成。适合的蚀刻技术包括干 法或湿法蚀刻技术， 例如深反应离子蚀刻 （DRIE） 、 用氢氧化钾 （KOH） 湿法蚀刻、 氢氧化四甲 基铵 （TMAH） 或其他硅蚀刻剂。掩模可以是光致抗蚀剂掩模、 二氧化硅掩模、 氮化硅掩模或 其他适合的掩模。 0038 图 2 是第一晶片 102 的横截面视图， 该第一晶片 102 包括处理层 104 和设置在其 上的装置晶片 106。该处理层 104 可以用于在制造过程期间把持第一晶片 102。第一晶片 102 包括第一装置层 108 和第二装置层 110， 其中第一氧化埋层 11。

26、2 设置在其之间。在一个 实施例中， 装置晶片106是双绝缘体上硅 （DSOI） 晶片。 第二氧化埋层114设置在处理层104 与第二装置层 110 之间。第一氧化埋层 112 和第二装置氧化埋层 114 可以是， 例如二氧化 硅层。装置层 108、 110 和处理层 104 可以是具有各种掺杂剂类型的单晶硅。例如， 第一装 置层 108、 第二装置层 110 和处理层 104 可独立地用 n 型或 p 型掺杂剂形成。在一个实施例 中， 第二装置层 110 是 n 型， 而第一装置层 108 和处理层 104 中的每个可以是 n 型或 p 型。 第二装置层 110 可具有从大约 0.5 ohm。

27、-cm 至大约 1.0 ohm-cm 的电阻率。 0039 如可以在图 1 中看到的， 可以选择各种层的厚度来满足装置 100 的设计要求。例 如， 选择第一装置层 108 的厚度来控制凸起结构 136 的厚度。选择第二装置层 110 （其将形 成隔膜 330） 的厚度来调整所得装置 100 的期望压力范围。第二装置层 110 的厚度典型地 在 3 微米和 20 微米之间， 其中较薄的层提供较大的偏离并且因此提供较大的灵敏度。其他 组件 （例如， 114、 200） 典型地大小适于提供具有从大约400微米至大约500微米之间的厚度 的隔膜腔 326。 0040 图 3 是已经在步骤 502 中。

28、沉积第一钝化层 116（图 18） 之后的第一晶片 102 的横 截面视图。该第一钝化层 116 沉积在至少第一晶片 102 的第一装置层 108 上并且在制造期 间提供电绝缘和保护。第一钝化层 116 可以由二氧化硅、 氮化硅或两者的组合组成。第一 钝化层 116 可通过湿法沉积或干法沉积技术而施加。 0041 在已经沉积第一钝化层 116 之后， 如在图 4 和 5 中示出的， 通过在步骤 504 （图 18） 中在第一晶片102的第一装置层108中形成沟道而限定凸起结构136。 图4是图示在第一钝 化层 116 中形成第一和第二窗 118、 120 的第一晶片 102 的透视图。图 5 。

29、是第一晶片 102 的 横截面视图， 其示出在第一晶片 102 的第一装置层 108 中形成的第一和第二沟道 122、 124。 0042 如在图 4 和 5 中图示的， 这些沟道 122、 124 通过在第一钝化层 116 中蚀刻第一和 第二窗 118、 120 来暴露第一装置层 108 的部分而形成。在一个实施例中， 使用干法蚀刻技 术来执行蚀刻。凸起结构 136 的宽度 （W） 通过第一窗 118 与第二窗 120 之间的距离而确定。 说 明 书 CN 103575431 A 7 6/8 页 8 在一个实施例中， 沟道 122、 124 的蚀刻包括两步过程， 由此相对快的蚀刻条件后跟相对。

30、慢 的蚀刻条件。例如， 大部分的蚀刻可使用氢氧化钾来执行。之后， TMAH 用于完成蚀刻。这允 许第一和第二沟道 122、 124 具有受控的形状和尺寸， 其包括大致上平行的内垂直侧壁 126、 128。例如， 第一沟道 122 的第一内垂直侧壁 126 大致上平行于第二沟道 124 的第二内垂直 侧壁128。 蚀刻形成沟道122、 124， 其从第一装置层108的顶表面延伸到第一氧化埋层112。 0043 图 6 是在去除第一钝化层 116 并且在步骤 506（图 18） 中在第一晶片 102 的外表 面上施加氧化层 130 之后的第一晶片 102 的横截面视图。在一个实施例中， 氧化层 1。

31、30 是 大约 1.0 微米厚。在第一和第二沟道 122、 124 的垂直侧壁 （其包括邻近凸起结构 136 的内 垂直侧壁 126、 128） 上施加氧化层 130。例如， 氧化层 130 可使用涂覆技术、 沉积技术、 热生 长技术等而施加。沿内垂直侧壁 126、 128 的氧化层 130 保护凸起结构 136 不受后续蚀刻影 响。第一和第二沟道 122、 124 的内垂直侧壁 126、 128 形成凸起结构 136 的侧壁。 0044 在已经施加氧化层 130 之后， 如在图 7 和 8 中示出的， 在步骤 508（图 18） 中在第 一装置层 108 中蚀刻多个牺牲鳍 138、 140。。

32、这些牺牲鳍 138、 140 将相继被去除来形成隔膜 腔 326 的一部分。图 7 是示出在氧化层 130 中形成第一和第二多个窗 132、 134 的第一晶片 102 的横截面视图。以相对紧密的间隔 （例如， 相隔大约 10 微米至 50 微米） 安置该多个窗 132、 134内的每个窗。 如在图8中示出的， 当经由第一和第二多个窗132、 134相继蚀刻沟道 时， 所得的第一多个和第二多个牺牲鳍 138、 140 是相对薄的。形成至少两个牺牲鳍， 其位于 由第一和第二沟道 122、 124 限定的凸起结构 136 的侧面。在一些实施例中， 形成两个以上 牺牲鳍以便于在后续步骤中通过提供增加。

33、的表面区域用于蚀刻而去除牺牲鳍。在图 8 的实 施例中， 在隔膜330的每侧上对于总共六个牺牲鳍138、 140形成三个牺牲鳍138、 140。 因为 在已经沉积氧化层 130 后蚀刻多个牺牲鳍 138、 140， 多个牺牲鳍 138、 140 的垂直边缘 142、 144 大致上无氧化物。相比之下， 用氧化层 130 涂覆第一和第二沟道 122、 124 的垂直侧壁 （其包括凸起结构 136 的侧壁 126、 128） ， 由此保护凸起结构 136。因为氧化层 130 提供防止 蚀刻的保护程度， 选择性地去除第一和第二多个牺牲鳍 138、 140 而不去除凸起结构 136， 这 是可能的。 。

34、0045 图 9 是在步骤 510（图 18） 中将第一晶片 102 接合到第二晶片 200 来形成晶片组 装件 300 的横截面视图。图 8 的第一晶片 102 示出为反向的并且它的图案化表面 146 接合 到第二晶片 200。在一个实施例中， 第二晶片 200 是双面抛光晶片。第二晶片 200 可以是单 晶硅晶片并且可以是 n 型或 p 型。第二晶片 200 与第一晶片 102 之间的接合可通过在提升 的温度 （例如， 在 900至 1200的范围内） 处的硅熔融接合而发生。 0046 在接合之后， 如在图 10 中示出的， 处理层 104 通过适合的方法在步骤 511（图 18） 中去除。

35、。在一个实施例中， 大部分的处理层 104 通过摩擦而去除。随后使用蚀刻技术去除 残余材料。在已经去除处理层 104 之后， 第二氧化埋层 114 通过湿法或干法蚀刻而去除以 提供在图 10 中示出的晶片组装件 300。 0047 图 11 是在已经在步骤 512（图 18） 中沉积第二钝化层 302 后的晶片组装件 300 的 横截面视图。在图 11 的示范性实施例中， 在晶片组装件 300 的所有暴露表面 （其包括它的 上和下表面） 上涂覆第二钝化层 302。第二钝化层 302 可以由二氧化硅、 氮化硅或两者的组 合组成。第二钝化层 302 可通过湿法沉积或干法沉积技术而施加。 0048 。

36、之后， 如在图 12 中示出的， 在步骤 514（图 18） 中通过使掺杂剂扩散或离子注入到 说 明 书 CN 103575431 A 8 7/8 页 9 第二装置层 110 内而通过第二钝化层 302 形成第一和第二传感器 304、 306。注入的掺杂剂 具有与第二装置层 110 的相反的极性。例如， 如果第二装置层 110 具有 n 型掺杂剂， 第一和 第二传感器 304、 306 通过注入 p 型掺杂剂而形成。互连 310、 314 和压电电阻器 308、 312 可 以通过控制掺杂剂的浓度而在第一和第二传感器 304、 306 内形成。例如， 第一压电电阻器 308通过注入低浓度的掺杂。

37、剂而在第一传感器304内形成， 而第一互连310通过注入高浓度 的掺杂剂而形成。第二压电电阻器 312 和第二互连 314 采用类似的方式形成。在图 12 的 实施例中， 第一和第二压电电阻器308、 312在凸起结构136的近端， 而第一和第二互连310、 314 在凸起结构 136 远端。第一和第二压电电阻器 308、 312 分别在凸起结构 136 与第一和 第二互连 310、 314 之间。在其他实施例中， 在第二装置层 110 中提供一个或多个额外的传 感器。这些额外的传感器可战略地安置在隔膜 330 上的各种点处。例如， 在一个实施例中， 在第一传感器304与第一内垂直侧壁126之。

38、间的第二装置层110中提供第三传感器。 同样， 可在第二传感器 306 与第二内垂直侧壁 128 之间的第二装置层 110 中提供第四传感器。 0049 在形成第一和第二传感器304、 306之后， 如在图13和14中示出的， 在步骤515 （图 18） 中将第一和第二金属化层 320、 322 沉积在传感器 304、 306 上。在图 13 的实施例中， 在 第一和第二互连 310、 314 上形成第一和第二窗 316、 318。如在图 14 中示出的， 第一和第二 金属化层 320、 322 随后沉积在第二钝化层 302 上使得第一和第二窗 316、 318 被填充， 由此 分别在第一和第。

39、二金属化层 320、 322 与第一和第二传感器 304、 306 之间提供电连接。第一 和第二金属化层 320、 322 可以是例如金或铝的层并且可以具有期望的厚度用于后续处理 和组装步骤。 0050 如在图 15-16 中示出的， 隔膜腔 326 在步骤 516（图 18） 中形成。如在图 15 中示 出的， 在第二钝化层 302 的下表面中蚀刻第三窗 324 使得第二晶片 200 的下表面的一部分 被暴露。如在图 16 中示出的， 隔膜腔 326 然后通过蚀刻通过第三窗 324 到第一氧化埋层 112 而形成。在该蚀刻过程期间， 氧化层 130 保护凸起结构 136 免于蚀刻。相比之下，。

40、 第一 和第二多个牺牲鳍 138、 140 的垂直边缘 142、 144 大致上无氧化物并且因此被蚀刻。因为第 一和第二多个牺牲鳍 138、 140 是相对薄的 （例如， 10 微米至 50 微米） ， 蚀刻步骤去除了多个 牺牲鳍 138、 140 并且形成隔膜腔 326。 0051 参考图 17， 通过步骤 518（图 18） 中的蚀刻将氧化层 130 从凸起结构 136 中去除。 位于凸起结构 136 侧面的第一氧化埋层 112 的部分也被去除来显露第二装置层 110 的暴露 部分， 其暴露于隔膜腔 326。第二晶片 200 的下表面 332 通过蚀刻第二钝化层 302 的下边缘 而暴露。。

41、如在图 1 中示出的， 在步骤 520（图 18） 中第二晶片 200 的暴露的下表面 332 然后 可接合到支承衬底， 例如衬底 400（图 1） 。衬底 400 可以是例如玻璃或硅衬底。在图 1 的 实施例中， 衬底 400 包括预制孔 402， 其将隔膜腔 326 连接到环境。衬底 400 可在提升的温 度 （例如， 在 100V-3000V 处 300至 450） 接合到暴露的下表面 332。在一个实施例中， 衬 底 400 的厚度在大约 500 微米至 1000 微米之间。在某些实施例中， 接合材料用于将第二晶 片 200 接合到衬底 400。接合材料的示例包括玻璃粉、 Au-Si 。

42、共晶焊料和相似的金属合金。 0052 在图 1 的实施例中， 预制孔 402 包括邻近隔膜腔 326 的沉孔 404。取决于第二晶 片 200 的高度， 提供具有比凸起结构 136 的宽度 （W） 更宽并且比预制孔 402 的宽度更宽的 宽度的沉孔 404， 这可是有利的。在这样的实施例中， 凸起结构 136 提供波状区域， 其可以 在隔膜 330 向下偏离时收容凸起结构 136。在第二晶片 200 是厚的那些实施例中， 沉孔 404 说 明 书 CN 103575431 A 9 8/8 页 10 可省略。 0053 该书面描述使用示例来公开本发明， 其包括最佳模式， 并且还使本领域内任何技 。

43、术人员能够实践本发明， 包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发 明的专利范围由权利要求限定， 并且可包括本领域内技术人员想起的其他示例。这样的其 他示例如果它们具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件， 或者如果它们包括与权利 要求的文字语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。 0054 部件列表 100 装置102第一晶片 104 处理层106装置晶片 108 第一装置层110第二装置层 112 第一氧化埋层114第二氧化埋层 116 第一钝化层118第一窗 （在第一钝化层中） 120 第二窗 （在第一钝化层中）122第一沟道 124 第二沟道126第一内垂直。

44、侧壁 128 第二内垂直侧壁130氧化层 132 第一多个窗 （在氧化层中）134第二多个窗 （在氧化层中） 136 凸起结构138第一多个牺牲鳍 140 第二多个牺牲鳍142、 144 （鳍的） 垂直边缘 146 表面200第二晶片 300 晶片组装件302第二钝化层 304 第一传感器306第二传感器 308 第一压电电阻器310第一互连 312 第二压电电阻器314第二互连 316 第一窗 （在第二钝化层中）318第二窗 （在第二钝化层中） 320 第一金属化层322第二金属化层 324 第三窗 （在第二钝化层中）326隔膜腔 330 隔膜332下表面 334 暴露部分400衬底 402。

45、 预制孔404沉孔 说 明 书 CN 103575431 A 10 1/10 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 11 2/10 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 12 3/10 页 13 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 13 4/10 页 14 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 14 5/10 页 15 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 15 6/10 页 16 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 16 7/10 页 17 图 13 图 14 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 17 8/10 页 18 图 15 图 16 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 18 9/10 页 19 图 17 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 19 10/10 页 20 图 18 说 明 书 附 图 CN 103575431 A 20 。