專利名稱：微制造的熱絲真空傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及在密封系統(tǒng)內(nèi)感知壓力的真空傳感器。
背景技術(shù)：
集成電路可被氣密封裝。對(duì)元件進(jìn)行氣密封裝的原因很多，但主要是因?yàn)闅饷芊庋b可以為這些元件隔絕周?chē)h(huán)境的有害影響。在微系統(tǒng)中集成電路的真空封裝可以增強(qiáng)器件性能和/或提高可靠性。
但由于獨(dú)立的真空傳感器通常過(guò)大且并入集成電路的成本過(guò)高，所以通常很難監(jiān)視真空封裝內(nèi)的壓力。因?yàn)槿狈?nèi)部傳感器，所以真空封裝空腔內(nèi)的內(nèi)部壓力在產(chǎn)品使用壽命內(nèi)都無(wú)法得知，并且僅能根據(jù)封裝期間測(cè)得的氣體壓力而進(jìn)行估計(jì)。
氣密封裝還能夠使能對(duì)周?chē)鷼怏w成分和/或壓力的控制。業(yè)已存在以表示封裝密閉度為特征的技術(shù)，諸如碳氟化合物氣泡(fluorocarbon bubble)和氦檢測(cè)測(cè)試。然而，尚未開(kāi)發(fā)出能測(cè)量商用微機(jī)電系統(tǒng)中包括射頻元件在內(nèi)的極小空腔(諸如那些尺寸小于一立方厘米的空腔)封裝密閉度的通用技術(shù)。
于是就需要一種更好的方法來(lái)測(cè)量空腔壓力。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化截面圖；圖3是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化截面圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在制造過(guò)程中的簡(jiǎn)化截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的后續(xù)步驟的簡(jiǎn)化截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的后續(xù)制造步驟的簡(jiǎn)化截面圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例對(duì)襯底沿著圖1中線7-7切開(kāi)的簡(jiǎn)化截面圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，微制造的熱絲真空傳感器10可通過(guò)在襯底(未示出)上使用集成電路制造技術(shù)而形成。在某些實(shí)施例中，傳感器10可以測(cè)量?jī)?nèi)部空腔壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器10可以測(cè)量真空封裝微系統(tǒng)中范圍在10-2至103托(Torr)之間的壓力。傳感器10還可用于密封集成電路或微系統(tǒng)封裝的泄漏測(cè)試。通過(guò)直接使用已校準(zhǔn)真空傳感器10就可對(duì)真空封裝設(shè)備執(zhí)行壓力監(jiān)視。而通過(guò)使用真空傳感器10的合適計(jì)量就能執(zhí)行密閉度測(cè)試。
可在絕緣體24上形成傳感器10。第一U形接觸件12位于傳感器10的一側(cè)而第二U形接觸件12則位于相反的一側(cè)。接觸腳17支持懸空的蛇形導(dǎo)電微制造導(dǎo)線14。腳17還電氣耦合接觸件12和導(dǎo)線14。導(dǎo)線14在提供給接觸件12的電流通過(guò)其自身時(shí)會(huì)發(fā)熱。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸件12可以包括兩個(gè)使能進(jìn)行四點(diǎn)電阻測(cè)量的引腳13。
導(dǎo)線14發(fā)熱至部分由外加電壓和周?chē)鷫毫Q定的溫度?？梢詼y(cè)量導(dǎo)線14兩端的電壓以及通過(guò)的電流，并且使用合適校準(zhǔn)還能測(cè)量導(dǎo)線14的溫度。由導(dǎo)線14的電壓和電流就能確定導(dǎo)線14的穩(wěn)態(tài)熱量散失。
為了測(cè)量懸空導(dǎo)線14的溫度，可以局部使用四點(diǎn)電阻測(cè)量來(lái)測(cè)量導(dǎo)線14的電阻，并使用已知的電阻溫度系數(shù)或?qū)Ь€材料的合適校準(zhǔn)函數(shù)來(lái)計(jì)算溫度。
導(dǎo)線本身起到熱敏電阻或基于電阻的溫度傳感器的作用。此種安排可以實(shí)現(xiàn)一種更簡(jiǎn)單的傳感器，這種僅帶有一種結(jié)構(gòu)材料的傳感器適合集成電路、微制造并可并入集成電路或微系統(tǒng)。
參見(jiàn)圖2，可在集成電路18上的絕緣體20上方形成傳感器10。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用集成電路、單片制造技術(shù)來(lái)制造設(shè)備10。與此同時(shí)，也可使用單片微電路集成電路制造技術(shù)在襯底18上方形成微系統(tǒng)22。
隨后可將系統(tǒng)22和傳感器10密封在外殼24內(nèi)。結(jié)果就形成了與周?chē)諝飧艚^的密封腔26。在一個(gè)實(shí)施例中，空腔26的體積可以小于一立方厘米。
外殼24例如可采取與襯底18相粘合的罩頂形式，作為諸如金屬或陶瓷氣密封裝的傳感器10和襯底18專用物理外殼或諸如真空室的密封室。
在許多情況下，使用形成微系統(tǒng)22的制造工藝或?qū)ζ渖约有薷木湍芗烧婵諅鞲衅?0。
可以使用傳感器10監(jiān)視空腔26內(nèi)部的壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，真空傳感器10可以僅占用外殼24內(nèi)容積的一相對(duì)較小的部分或襯底或管芯18表面相對(duì)較小的部分。例如在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器10可以集成入包括金懸臂射頻開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)22而無(wú)需修改微制造工藝。在這樣一個(gè)實(shí)施例中也可使用金制造導(dǎo)線14。
參見(jiàn)圖3，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種混合集成方案在密閉封裝內(nèi)使用真空傳感器10。真空傳感器10可以形成作為分立制造的集成電路管芯。微系統(tǒng)28也可形成為分立的集成電路管芯?？蓪⒂糜趥鞲衅?0和電路28的管芯封裝在一公共外殼24內(nèi)。在某些實(shí)施例中，襯底18可以是硅、玻璃、陶瓷或者有機(jī)管芯或封裝襯底。
可以使用引線接合、倒裝封裝和/或其他電氣互連技術(shù)將傳感器10和電路28彼此耦合和/或耦合至其他元件?；旌霞煽赡鼙葓D2所示的單片方法產(chǎn)出更大的封裝。然而因?yàn)樗稣婵諅鞲衅?0較小的管芯尺寸和簡(jiǎn)單的制造工藝，使其具有在大小和成本上優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的真空傳感器。
參見(jiàn)圖4，傳感器10的制造從在襯底18上沉積絕緣體20開(kāi)始?？梢猿练e籽晶層12并形成圖案，以在傳感器10相對(duì)的兩端上形成接觸件12。
如圖5所示，可以沉積犧牲層32并形成圖案，以形成其中最終會(huì)形成腳17的開(kāi)口34。隨后參見(jiàn)圖6，可以在犧牲層32上沉積導(dǎo)線14并形成圖案。可以使用傳統(tǒng)的光刻掩膜技術(shù)形成所需圖案。
隨后例如就通過(guò)化學(xué)蝕刻、加熱或其他相關(guān)釋放技術(shù)移除層32。結(jié)果如圖7所示，得到安裝在腳17上并懸在絕緣層20上方的導(dǎo)線14。
外殼24可采用罩頂?shù)男问讲⑴c襯底相附連，形成諸如金屬和陶瓷氣密封裝的傳感器和襯底專用的物理外殼或者諸如真空室的密閉室。襯底18上的接觸件12可在外殼24之下延伸以實(shí)現(xiàn)真空傳感器10與外殼24外部的電氣通路。電氣接觸可通過(guò)外殼24或者通過(guò)襯底18(例如，通過(guò)導(dǎo)電通孔)延伸至外殼24外部。
可以使用外部測(cè)量硬件(未示出)對(duì)傳感器10進(jìn)行操作。這些硬件包括DC電源、電流表和伏特計(jì)。
系統(tǒng)22可以是例如微機(jī)械傳感變換器、微機(jī)電系統(tǒng)、微型光學(xué)傳感變換器、光學(xué)微機(jī)電系統(tǒng)、微型電離輻射傳感變換器、微型熱傳感變換器、微型磁或電磁傳感變換器、微型化學(xué)或生物傳感變換器、或微型射流設(shè)備。系統(tǒng)22能夠與真空傳感器10密封在同一外殼24內(nèi)。
作為兩個(gè)實(shí)例，外殼24分別可以是集成電路封裝的一部分或者本身也被封入其他封裝內(nèi)。
雖然對(duì)本發(fā)明的描述參考了有限的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該從中認(rèn)識(shí)到各種修改和變化。應(yīng)該理解所附權(quán)利要求覆蓋所有這些修改和變化，它們都位于本發(fā)明的實(shí)際精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括微制造真空傳感器；以及將所述真空傳感器連同集成電路密封在外殼內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括在同一襯底內(nèi)集成所述真空傳感器和所述集成電路。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括在分立管芯上集成所述真空傳感器和所述集成電路，并且將所述分立管芯封入所述同一外殼內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括將所述真空傳感器微制造成蛇形導(dǎo)線。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，包括將所述傳感器微制造成懸空的蛇形導(dǎo)線。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，包括在一表面上形成接觸件，所述接觸件耦合至所述導(dǎo)線。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，包括將所述接觸件制造成U形。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括提供覆蓋了所述真空傳感器和所述集成電路并提供氣密腔室的外殼。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，包括提供所述外殼下方至所述腔室外部的電氣連接。
10.一種集成電路器件，包括微制造的真空傳感器；集成電路；外殼；以及襯底，所述外殼安裝于所述襯底之上，并且所述真空傳感器和所述電路兩者都被密封在所述外殼內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，所述真空傳感器和所述集成電路被單片集成在同一管芯內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，所述真空傳感器和集成電路位于分立管芯上。
13.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，所述真空傳感器包括蛇形導(dǎo)線。
14.如權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，所述導(dǎo)線是懸空的。
15.如權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，包括耦合至所述導(dǎo)線的接觸件。
16.如權(quán)利要求15所述的器件，其特征在于，所述接觸件是U形的。
17.如權(quán)利要求16所述的器件，其特征在于，包括從所述接觸件向上延伸至所述導(dǎo)線的垂直部分。
18.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，所述外殼是氣密的。
19.如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于，包括從所述外殼下方延伸至所述外殼外部的電氣連接。
20.一種集成電路器件，包括襯底；集成在所述襯底上的真空傳感器；集成在所述襯底上的集成電路；以及外殼，所述外殼安裝于所述襯底之上，并且所述真空傳感器和所述電路兩者均被密封在所述外殼內(nèi)。
21.如權(quán)利要求20所述的器件，其特征在于，所述真空傳感器包括蛇形導(dǎo)線。
22.如權(quán)利要求21所述的器件，其特征在于，所述導(dǎo)線是懸空的。
23.如權(quán)利要求21所述的器件，其特征在于，包括耦合至所述導(dǎo)線的接觸件。
24.如權(quán)利要求23所述的器件，其特征在于，所述接觸件是U形的。
25.如權(quán)利要求24所述的器件，其特征在于，包括從所述接觸件向上延伸至所述導(dǎo)線的垂直部分。
26.如權(quán)利要求20所述的器件，其特征在于，所述外殼是氣密的。
27.如權(quán)利要求26所述的器件，其特征在于，包括從所述外殼下方延伸至所述外殼外部的電氣連接。
全文摘要
一種使用半導(dǎo)體集成電路工藝形成的微制造真空傳感器。所述傳感器可與微制造元件一并形成在外殼內(nèi)。隨后就可使用該傳感器測(cè)量外殼內(nèi)的壓力。
文檔編號(hào)G01M3/32GK1926421SQ200580006186
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者L·阿拉納, Y·L·鄒, J·赫克 申請(qǐng)人:英特爾公司