壓力傳感器以及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關一種壓力傳感器以及其制造方法，特別是一種以微機電系統(tǒng)裝置所實現(xiàn)的壓力傳感器以及其制造方法。
【背景技術】
[0002]自 1970 年代微機電系統(tǒng)(microelectrical mechanical system, MEMS)裝置概念成形起，微機電系統(tǒng)裝置已從實驗室的探索對象進步至成為高階系統(tǒng)整合的對象，并已在大眾消費性裝置中有廣泛的應用，展現(xiàn)了驚人且穩(wěn)定的成長。微機電系統(tǒng)裝置是藉由感測或控制可動的微機電系統(tǒng)組件的運動物理量可實現(xiàn)微機電系統(tǒng)裝置的各項功能。舉例而言，以微機電系統(tǒng)裝置所實現(xiàn)的壓力傳感器是利用一氣密空腔與外部環(huán)境的壓力差來驅動微機電系統(tǒng)組件產生形變，以量測外部環(huán)境的壓力變化。因此，如何維持空腔的氣密性一直是以微機電系統(tǒng)裝置所實現(xiàn)的壓力傳感器的重要課題之一。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供一種以微機電系統(tǒng)裝置所實現(xiàn)的壓力傳感器以及其制造方法，其是設置一氣密環(huán)圍繞于由第一基板以及第二基板所定義的一空腔的周圍，且氣密環(huán)自包含微機電系統(tǒng)組件的第二基板的上表面延伸至第一基板以及第二基板的交界面并突出交界面，以維持空腔的氣密性。
[0004]本發(fā)明一實施例的壓力傳感器的制造方法包含:提供一第一基板，其包含一金屬層，其中金屬層部分曝露于第一基板的一表面，以作為一第一電路、一第二電路以及一導電接點；提供一第二基板，其具有一第一表面以及一第二表面；將第二基板以第一表面朝向第一基板接合于第一基板的表面，以定義出一第一空腔以及一第二空腔，其中，第一電路設置于第一空腔以及第二電路設置于第二空腔；形成一微機電系統(tǒng)組件以及一參考組件于第二基板，其中微機電系統(tǒng)組件對應于第一電路，以及參考組件對應于第二電路；形成一貫通溝槽，其圍繞第一空腔且貫穿第二基板的第二表面以及第一基板以及第二基板的一交界面；形成一貫孔，其貫穿第二基板的第二表面以及第一基板以及第二基板的交界面，以使導電接點曝露出來；填充一填充物于貫通溝槽，以形成一第一氣密環(huán)；以及填充一導電材料于貫孔，以電性連接第二基板以及導電接點。
[0005]本發(fā)明另一實施例的壓力傳感器包含一第一基板以及一第二基板。第一基板包含一金屬層，其中金屬層部分曝露于第一基板的一表面，以作為一第一電路、一第二電路以及一導電接點。第二基板具有一第一表面以及一第二表面，其中第二基板以第一表面朝向第一基板設置于第一基板的表面，并與導電接點電性連接，且第二基板包含:一微機電系統(tǒng)組件、一參考組件以及一第一氣密環(huán)。微機電系統(tǒng)組件與第一電路相對應，且與第一基板以及第二基板定義出一氣密空腔。參考組件與第二電路相對應，且與第二電路維持一固定間距Ο第一氣密環(huán)圍繞空腔設置，其中第一氣密環(huán)貫穿第二基板的第二表面，延伸至第一基板以及第二基板的一交界面，并突出交界面。
[0006]以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。
【附圖說明】
[0007]圖1為一剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第一實施例的壓力傳感器。
[0008]圖2為一示意圖，顯示圖1所示實施例的壓力傳感器的空腔以及氣密環(huán)的配置。
[0009]圖3為一剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第二實施例的壓力傳感器。
[0010]圖4為一示意圖，顯示圖3所示實施例的壓力傳感器的空腔、氣密環(huán)以及微通道的配置。
[0011]圖5為一剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第三實施例的壓力傳感器。
[0012]圖6為一剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第四實施例的壓力傳感器。
[0013]圖7為一局部示意圖，顯示本發(fā)明一實施例的壓力傳感器的微通道的結構。
[0014]圖8為一局部示意圖，顯示本發(fā)明一實施例的壓力傳感器的微通道的結構。
[0015]圖9為一局部剖面示意圖，顯示本發(fā)明一實施例的壓力傳感器的微通道的結構。
[0016]圖10a至圖10g為一剖面示意圖，顯示本發(fā)明一實施例的壓力傳感器的制造步驟。
[0017]符號說明
[0018]1壓力傳感器
[0019]11第一基板
[0020]111a第一金屬層
[0021]111b第二金屬層
[0022]112a第一介電層
[0023]112b第二介電層
[0024]112c第三介電層
[0025]113a 第一電路
[0026]113b 第二電路
[0027]113c導電接點
[0028]113d接合區(qū)域
[0029]114金屬層
[0030]115止動凸塊
[0031]116 籬柱
[0032]117微通道
[0033]117a 彎曲部
[0034]117b 阻體
[0035]118a第一互聯(lián)機貫孔
[0036]118b第二互聯(lián)機貫孔
[0037]118c第二氣密環(huán)
[0038]12 第二基板
[0039]121 第一表面
[0040]122 第二表面
[0041]123a第一氣密環(huán)
[0042]123b導電貫孔
[0043]124微機電系統(tǒng)組件
[0044]124a凹槽
[0045]125參考組件
[0046]125a凹槽
[0047]126空腔
[0048]127空腔
[0049]128a貫通溝槽
[0050]128b貫孔
[0051]13第三基板
[0052]131托腳結構
[0053]132凹槽區(qū)域
[0054]133接墊
[0055]134通道
【具體實施方式】
[0056]本發(fā)明的壓力傳感器是以微機電系統(tǒng)裝置所實現(xiàn)。請參照圖1以及圖2，本發(fā)明的一實施例的壓力傳感器1包含一第一基板11以及一第二基板12。第一基板11包含至少一金屬層。于圖1所不的實施例中，第一基板11包含金屬層111a以及111b,而最上層的金屬層111b部分曝露于第一基板11的表面。曝露出來的金屬層111b可作為一第一電路113a、一第二電路113b以及一導電接點113c。于一實施例中，第一基板11可為一互補式金氧半導體基板。
[0057]第二基板12具有一第一表面121以及一第二表面122,且第二基板12以第一表面121朝向第一基板11設置于第一基板11的表面，并與第一基板11的導電接點113c電性連接。舉例而言，第二基板12具有至少一導電貫孔123b，其貫穿第二基板12的第一表面121以及第二表面122。導電貫孔123b可透過與第二基板12的第二表面122或導電貫孔123b的側壁所形成的一歐姆接觸，使導電接點113c以及第二基板12電性連接。于一實施例中，歐姆接觸區(qū)域包含硅、鋁銅合金、氮化鈦以及鎢至少其中之一。
[0058]接續(xù)上述說明，第二基板12包含一微機電系統(tǒng)組件124、一參考組件125以及一第一氣密環(huán)123a。微機電系統(tǒng)組件124與第一基板11的第一電路113a相對應，且與第一基板11以及第二基板12定義出一氣密空腔126?？涨?26內與外部環(huán)境的壓力差可造成微機電系統(tǒng)組件124朝向或遠離第一基板11的方向形變。微機電系統(tǒng)組件124與第一電路113a電性耦合，即可量測微機電系統(tǒng)組件124的形變量。參考組件125則與第二電路113b相對應，且與第二電路113b維持一固定間距。簡言之，參考組件125不因壓力變化而產生形變，因此，參考組件125與第二電路113b電性稱合可產生一穩(wěn)定的參考訊號。于一實施例中，可藉由增加參考組件125的厚度，以避免參考組件125因外部環(huán)境的壓力變化而形變。
[0059]第一氣密環(huán)123a圍繞空腔126設置。于一實施例中，第一氣密環(huán)123a可為圓形(如圖2所示)、矩形、多角形或其它適當?shù)男螤?。第一氣密環(huán)123a貫穿第二基板12的第二表面122，并延伸至第一基板11以及第二基板12的一交界面。需注意的是，第一氣密環(huán)123a更突出第一基板11以及第二基板12的交界面。依據(jù)此結構，從空腔126延伸至外部的第一基板11以及第二基板12的交界面即被第一氣密環(huán)123a阻斷，如此即可防止第一基板11的表面或第二基