特許 6262017 ２層ダイ構造を有する圧力センサのためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6262017

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】２層ダイ構造を有する圧力センサのためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/06 20060101AFI20180104BHJP

   G01L 9/00 20060101ALI20180104BHJP

   G01L 13/02 20060101ALI20180104BHJP

   G01L 19/04 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   G01L19/06 A

   G01L9/00 303Q

   G01L13/02 B

   G01L19/04

【請求項の数】3

【外国語出願】

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-30620(P2014-30620)

(22)【出願日】2014年2月20日

(65)【公開番号】特開2014-163935(P2014-163935A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2017年2月20日

(31)【優先権主張番号】13/778,465

(32)【優先日】2013年2月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー・シー・ブラウン

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第２６８６４４１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３１４９５４４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５１４２７４２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５２８９３２１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第２８９８７５１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３２０３５６０（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力センサ（１００）を製造する方法であって、前記方法は、
基板（１２６）と接触させて圧力隔離部材（１１４）を形成するステップであって、前記圧力隔離部材（１１４）及び前記基板（１２６）は、前記基板（１２６）及び前記圧力隔離部材（１１４）を通って形成されるチャネル（１３８）を有する、ステップと、
第１センサダイ（１１０）を製造するステップであって、前記第１センサダイ（１１０）は、第１ダイヤフラム（１０５）を形成するために第１くぼみ部を有し、前記第１ダイヤフラム（１０５）は、前記第１センサダイ（１１０）の、前記第１くぼみ部の反対側の回路側に形成された検出回路（１０７）を有する、ステップと、
第２センサダイ（１１２）を製造するステップであって、前記第２センサダイ（１１２）は、第２ダイヤフラム（１４０）を形成するための第２くぼみ部を有し、センターポスト（１２０）が前記第２ダイヤフラム（１４０）から前記第２くぼみ部へ延在する、ステップと、
前記検出回路（１０７）が前記第２くぼみ部内に位置し、前記センターポスト（１２０）が前記第１センサダイ（１１０）の前記回路側に接触するように、２層ダイスタックを形成するために前記第１センサダイ（１１０）を前記第２センサダイ（１１２）に結合するステップと、
前記２層ダイスタック（１１３）を前記圧力隔離部材（１１４）に搭載するステップであって、前記第１くぼみ部は前記チャネル（１３８）にさらされる、ステップと、
ハイサイド入力ポート（１０２）及びローサイド入力ポート（１０４）を有する筐体内に、前記圧力分離部材（１１４）、前記基板（１２６）、及び前記２層ダイスタック（１１３）を固定するステップであって、前記ローサイド入力ポートに入る低圧媒体が前記チャネル（１３８）に入り、前記ハイサイド入力ポートに入る高圧媒体が前記第２ダイヤフラム（１４０）に直接力を加えるように、前記チャネル（１３８）は前記筐体内に配置される、ステップと、
前記検出回路（１０７）を外部システムに電気的に接続するステップと、
を備える、圧力センサ（１００）を製造する方法。

【請求項2】

圧力センサであって、前記圧力センサは、
筐体であって、前記筐体が高圧媒体及び低圧媒体を含む環境におかれたときに、前記筐体内部のハイサイドに前記高圧媒体が入るよう構成されたハイサイド入力ポート（１０２）と、前記筐体内部のローサイドに前記低圧媒体が入るよう構成されたローサイド入力ポート（１０４）と、を備えた筐体と、
前記筐体内に固定して搭載された基板（１２６）と、
前記基板（１２６）に搭載された圧力隔離部材（１１４）であって、チャネル（１３８）が前記ローサイド入力ポート（１０４）の端部から前記基板（１２６）及び前記圧力隔離部材（１１４）を通って延在し、少なくとも１つの配線（１１６）が前記圧力隔離部材（１１４）に埋め込まれている、圧力隔離部材（１１４）と、
前記圧力隔離部材（１１４）と結合された２層ダイスタック（１１３）であって、
前記２層ダイスタックは、
第１センサダイ（１１０）であって、前記第１センサダイ（１１０）は、第１ダイヤフラム（１０５）を形成するために第１くぼみ部を有し、前記第１ダイヤフラム（１０５）は、前記第１センサダイ（１１０）の、前記第１くぼみ部の反対側の回路側に形成された検出回路（１０７）を有する、第１センサダイ（１１０）と、
第２センサダイ（１１２）であって、前記第２センサダイ（１１２）は、第２ダイヤフラム（１４０）を形成するために第２くぼみ部を有し、センターポスト（１２０）が前記第２ダイヤフラム（１４０）から前記第２くぼみ部へ延在する、第２センサダイ（１１２）と、
前記第１センサダイ（１１０）を通って延在する少なくとも１つのビア（１１１）であって、前記少なくとも１つのビア（１１１）は、前記検出回路を、少なくとも１つの配線（１１６）に電気的に接続する、少なくとも１つのビア（１１１）と、を備える２層ダイスタックと、
前記ローサイド入力ポート（１０４）にさらされた、前記基板（１２６）、前記圧力隔離部材（１１４）、及び前記２層ダイスタック（１１３）の表面に塗布されたローサイド原子層堆積（１３０）と、
前記ハイサイド入力ポート（１０２）にさらされた、前記圧力隔離部材（１１４）及び前記２層ダイスタック（１１３）の表面に塗布されたハイサイド原子層堆積（１３９）と、
を備える圧力センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記検出回路（１０７）は、
少なくとも１つの圧力検出素子（２０７）と、
少なくとも１つの温度検出素子（２０３）と、を備え、
前記少なくとも１つの圧力検出素子（２０７）は、前記第１ダイヤフラム（１０５）の前記回路側の前記第２くぼみ部（２１８）内に配置され、前記少なくとも１つの温度検出素子（２０３）は、前記第１センサダイ（１１０）の前記回路側の一部分の、前記第１くぼみ部の反対側ではない、前記第２センサダイ（１１２）の温度検出空洞（２１９）、の内部に配置される、
圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

[0001]シリコン圧力センサは、小型で、良質で、安定した性能を含む、複数の利点を提供する。さらに、複数の同一のセンサは、単一ウェハ上で、同時に組み立て製造することができるので、シリコン圧力センサは製造の費用効率がよい。しかし、特定の環境では、圧力媒体が、センサダイ上の部品又はシリコンセンサダイそのものを腐食させる可能性がある。圧力媒体がセンサダイを腐食させることを防ぐために、センサダイは圧力媒体から隔離されてもよい。圧力媒体を隔離するために、センサダイは、典型的にはオイル充填されたダイヤフラムシステム内に配置され、そこで、金属隔離ダイヤフラムは、一方の側面では圧力媒体に、他方の側面ではオイル充填されたチャンバにさらされている。シリコン圧力センサの圧力検出部は油圧内の変化がシリコン圧力センサの検出素子上で変化をもたらすようにオイルに囲まれている。しかし、オイル充填された隔離システムは、シリコン圧力センサダイに課されるサイズ制限と比較すると、圧力センサ構造に、かなりのサイズを加えることになる。

【0002】

[0002]さらに、特定の実施形態では、圧力媒体が空気である場所において、シリコンは直接空気にさらされている。ある種の圧力センサにおいて、ピエゾ抵抗シリコン構造は、圧力検出ダイヤフラムで、歪みを検出する。これらピエゾ抵抗素子を含む表面は、金属化配線及びワイヤボンドパッドを含む。空気が圧力媒体である場合、ピエゾ抵抗素子を接続するための金属化領域を含むシリコンの側面は、空気中の湿度にさらされる。湿度は、圧力測定値にエラーを生じさせる、金属化領域間の電流漏洩をもたらす可能性がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

[0003]２層ダイ構造を有する圧力センサのためのシステムと方法を提供する。特定の実施形態では、圧力センサは、筐体であって、前記筐体が高圧媒体及び低圧媒体を含む環境に置かれた場合に、高圧媒体が前記筐体内部のハイサイドに入れるように構成されたハイサイド入力ポート、及び低圧媒体が前記筐体内部のローサイドに入れるように構成されたローサイド入力ポート、を備えた筐体と、前記筐体内に確実に搭載された基板と、を備える。また、圧力センサは、前記基板に搭載された圧力隔離部材であって、チャネルがローサイド入力ポートの端部から、前記基板及び前記圧力隔離部材を通って延在する、圧力隔離部材と、前記圧力隔離部材に結合された２層ダイスタックであって、前記２層ダイスタックは、隔離された検出回路を備える、２層ダイスタックと、を備える。さらに、圧力センサは、前記ローサイド入力ポートにさらされた、前記基板、前記圧力隔離部材、及び前記２層ダイスタック、の表面、に塗布されたローサイド原子層堆積と、前記ハイサイド入力ポートにさらされた、前記圧力隔離部材及び前記２層ダイスタック、の表面に塗布されたハイサイド原子層堆積と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0004】

[0004]図は例示的な実施形態のみを描写し、範囲を限定することは考慮されないことを理解した上で、例示的な実施形態は、添付の図を用いて、具体的かつ詳細に記述される。

【図1】[0005]図１は、本開示に記載の一実施形態における圧力センサの断面図である。

【図2A】[0006]図２Ａは、本開示に記載の一実施形態における２層ダイスタックの断面図である。

【図2B】[0007]図２Ｂは、本開示に記載の一実施形態における２層ダイスタック内の検出回路の断面図である。

【図3】[0008]図３は、本開示に記載の一実施形態における圧力センサの製造方法のフロー図である。 [0009]一般的な慣行にしたがって、説明する様々な特徴は一定の比率で描かれず、例示的な実施形態に関連する特定の特徴を強調するように描かれている。

【発明を実施するための形態】

【0005】

[0010]以下に示す実施形態の説明では、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照し、そしてここでは、説明の特定の例示的な実施形態が例として示されている。しかしながら、他の実施形態が利用されてもよいし、その論理的、機械的、及び電気的変更がなされ得ることが理解されるべきである。さらに、図面及び本明細書に提示されるこの方法は、個々のステップが実行され得る順序を限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきではない。

【0006】

[0011]本開示に記載の実施形態は、漏電を引き起こす腐食及び湿気のような、圧力媒体の有害な影響から、シリコンダイ及びシリコンダイ上に形成された検出回路を保護する。シリコン圧力センサを保護するために、圧力検出回路は、２層ダイスタックを形成する２つのシリコン圧力センサダイの間に形成される。２層ダイスタックは、シリコン整合された低温同時焼成セラミックス(ＳＭ−ＬＴＣＣ)の、台座のような圧力隔離部材に搭載されている。２層ダイスタック構造は、高圧検出ダイヤフラム及び低圧検出ダイヤフラムの、２つの圧力検出ダイヤフラムを提供する。２層ダイスタックは、高圧検出ダイヤフラム及び低圧検出ダイヤフラムの間に、内部空洞を含む。内部空洞は、結合パッド、金属化配線、及びピエゾ抵抗素子を含む検出回路を、圧力媒体から及び隔離する。２層ダイ構造は、高圧検出ダイヤフラムと低圧検出ダイヤフラムとを接続するセンターポストを含み、センターポストは、高圧検出ダイヤフラムと低圧検出ダイヤフラムとの互いの間の偏差に起因する力を伝達する。このように、高圧検出ダイヤフラム又は低圧検出ダイヤフラムのいずれかに与えられる差圧は、内部空洞にさらされた一方のダイアグラム表面にあるピエゾ抵抗素子によって検出される。電気的接続は、ダイを貫通するビアの接続を介して、ピエゾ抵抗素子に形成される。内部空洞内に検出回路を配置することによって、検出回路は、圧力媒体の有害な影響から隔離される。

【0007】

[0012]さらなる実施形態において、２層ダイスタックは、低圧及び高圧媒体から隔離されていない２層ダイスタックの表面に形成される原子層堆積によって、低圧及び高圧媒体の両方から保護される。例えば、アルミナ又は酸化チタンのような金属酸化物コーティングは、センサ性能の劣化を最小限にするために、圧力検出装置内の露出面に堆積される。この構成は、ゲージ又は差圧用途に使用することができる。また、入力ポートの一つが真空を含むよう密封されている場合、絶対圧センサとして構成することができる。さらに、隔離媒体としてのオイルを排除することによって、圧力センサのサイズを減らすことができる。

【0008】

[0013]図１は、圧力検出装置１００の断面図である。圧力検出装置１００は、別々の媒体間の差圧を測定すること、又は媒体内の圧力を測ることができる。圧力検出装置１００が、異なる圧力媒体において圧力を検出する場合、異なる圧力媒体は、空気、液体、又は空気と液体の両方から構成されてもよい。異なる圧力媒体の圧力を検出するために、圧力検出装置１００はハイサイド入力ポート１０２及びローサイド入力ポート１０４を含み、ハイサイド入力ポート１０２は高圧媒体がハイサイド筐体１０６に入ることを可能にし、ローサイド入力ポート１０４は低圧媒体がローサイド筐体１０８に入ることを可能にする。本明細書で使用される高圧媒体とは、ローサイドの圧力媒体よりも高い圧力を有する媒体のことを指す。しかし、特定の例示的な実装形態では、低圧媒体は、高圧媒体よりも高い圧力を有していてもよい。また、１つの特定の例示的な実施形態では、ハイサイド又はローサイドの一方は、圧力検出装置１００が絶対圧力ゲージとして機能するように、基準真空を含むように密封されている。他の特定の実施形態においては、圧力検出装置１００は、高圧媒体と低圧媒体間との差圧を求める。代替的には、圧力検出装置１００は、他の媒体内の圧力を測定するための基準として、高圧又は低圧媒体の一方の圧力を使用する。さらに、圧力検出装置１００を損傷する、又は圧力検出装置１００の性能に影響する、可能性がある環境の影響から部品を保護するために、圧力検出装置１００の検出部品をカプセル化するようハイサイド筐体１０６はローサイド筐体１０８に結合される。

【0009】

[0014]特定の実施形態では、ハイサイド入力ポート１０２に入る高圧媒体とローサイド入力ポート１０４に入る低圧媒体との間の圧力を計測するために、圧力検出装置１００は、内部に形成されたダイヤフラム１０５を有するセンサダイ１１０を含む。圧力検出装置１００内にダイヤフラム１０５を形成するために、センサダイ１１０のくぼみ部を形成するためセンサダイ１１０の一部は除去される。そのくぼみ部は、センサダイ１１０の一部である。センサダイ１１０の一部をくぼませることにより、ダイヤフラム１０５の異なる側の差圧に応じて動くことができるように、ダイヤフラムは、センサダイ１１０の他の部分よりもより薄く形成される。

【0010】

[0015]少なくとも１つの実施形態では、センサダイ１１０は、ピエゾ抵抗シリコン圧力センサダイであり、ピエゾ抵抗シリコン構造を含む検出回路１０７は、シリコンダイヤフラム１０５の回路側１０９に形成され、ダイヤフラム１０５での歪みは、検出回路１０７の性能に影響を及ぼす。少なくとも１つの実施形態では、高圧媒体がハイサイド入力ポート１０２を介してハイサイド筐体１０６に入るにつれて、また低圧媒体がローサイド入力ポート１０４を介してローサイド筐体１０８に入るにつれて、低圧媒体と高圧媒体の両方が、センサダイ１１０上で力を及ぼす。低圧媒体と高圧媒体間との差圧は、センサダイ１１０上のダイヤフラム１０５で歪みを引き起こす。例えば、高圧媒体と低圧媒体の圧力が等しい場合、高圧媒体及び低圧媒体は、ダイヤフラム１０５の反対側からであるが、ダイヤフラム１０５上に同じ圧力をかける。したがって、差圧がゼロである場合は、ダイヤフラム１０５が歪むことはない。さらに、高圧媒体が低圧媒体よりも高い圧力を有する場合、高圧媒体は、ダイヤフラム１０５に対して低圧媒体よりもより大きな力を加える。高圧媒体から加えられる力によって、ダイヤフラム１０５は、ローサイド入力ポート１０４に向かって歪み、ダイヤフラム１０５の歪みは、ダイヤフラム１０５上に形成される検出回路１０７を歪ませる。

【0011】

[0016]特定の環境では、ハイサイド筐体１０６及びローサイド筐体１０８は、圧力検出器１００の、ハイサイド筐体１０６とローサイド筐体１０８の組み合わせ内に配置される部品、に影響を与える圧力を受ける可能性がある。筐体内の部品の一部が圧力によってごくわずかな影響を受ける可能性がある間、センサダイ１１０の回路側１０９に配置される検出回路１０７にあるピエゾ抵抗シリコン構造上の、圧力検出装置１００での圧力によって生じる歪みは、圧力検出装置１００によって計測される圧力計測の正確さに否定的な影響を及ぼす可能性がある。例えば、圧力検出装置１００での外部歪みは圧力検出装置１００の様々な部品を介して伝搬し、高圧媒体又は低圧媒体のどちらかによってセンサダイ１１０のダイヤフラム１０５に加わる歪みと似た方法で、センサダイ１１０を歪める可能性がある。ダイヤフラム１０５での歪みは、センサダイ１１０から得た圧力測定値にバイアスをもたらす。特定の実施形態では、センサダイ１１０を圧力検出装置１００又は検出装置１００のその他部品の圧力から隔離するために、センサダイ１１０は、圧力隔離部材１１４に搭載されている。圧力隔離部材１１４は、センサダイ１１０を、圧力検出装置１００に加えられる歪み、又は、圧力検出装置１００内の他の部品によって引き起こされる歪みから分離する。１つの実施形態において圧力隔離部材１１４は、センサダイ１１０が搭載された台座を含んでもよく、その台座は構造的に、圧力検出装置１００又は圧力検出装置１００の他の部品に影響を及ぼす物理的な力から、圧力検出装置１００内のセンサダイ１１０を隔離する。

【0012】

[0017]特定の実施形態において、歪みがセンサダイ１１０による圧力測定の精度に影響を及ぼすことをを防ぐために、圧力隔離部材１１４は、センサダイ１１０と同様の熱膨張（ＣＴＥ）の係数を有する材料で製造される。例えば、センサダイ１１０がシリコンで製造される場合、圧力隔離部材１１４はシリコンと実質的に同じＣＴＥを有する材料で製造される。したがって、圧力隔離部材１１４及び／又はセンサダイ１１０が熱エネルギーの変化によって大きさが変化する場合、圧力隔離部材１１４及びセンサダイ１１０は、熱膨張が、センサダイ１１０に形成されるピエゾ抵抗要素に圧力を加えることを防ぐために、実質的に同じ割合で膨張する。少なくとも１つの例示的な実施形態ではセンサダイ１１０は、シリコン整合された低温同時焼成セラミックス(ＳＭ−ＬＴＣＣ)で製造される。さらなる実施形態において、圧力隔離部材１１４を製造する場合、センサダイ１１０は、センサダイ１１０を圧力隔離部材１１４に結合するための熱結合プロセス又は他のプロセスを用いて、圧力隔離部材１１４に結合される。

【0013】

[0018]特定の実施形態では、圧力隔離部材１１４は、基板１２６上に形成される。基板１２６は、アルミナ支持材又は他のろう付け可能な材料で製造されてもよい。少なくとも１つの例示的な実施形態では、基板１２６及び圧力隔離部材１１４はローサイド筐体１０８内に確実に搭載されている。基板１２６と、ローサイド筐体１０８内に取り付けられている部品と、を確実に搭載するために、基板１２６は、ローサイド筐体１０８にろう材１２８で取り付けられている。基板１２６が、ローサイド筐体１０８に確実に取り付けられているため、ローサイド入力ポート１０４に入る圧力媒体は、圧力隔離部材１１４から基板の反対側にある基板１２６の側面と接触する可能性がある。圧力媒体がセンサダイ１１０のダイヤフラム１０５に接触するように、圧力媒体が基板１２６及び圧力隔離部材１１４を通過できるようにするために、チャネル１３８は、基板１２６及び圧力隔離部材１１４を貫通して形成されている。圧力隔離部材１１４が台座を含む場合、チャネル１３８は、台座を通って延在している。センサダイ１１０は、ダイヤフラム１０５の一方の側が圧力隔離部材１１４内のチャネル１３８の開口及びに対向するように、圧力隔離部材１１４に搭載されている。センサダイ１１０の回路側１０９は、チャネル１３８にさらされていない。

【0014】

[0019]少なくとも１つの実施形態において、センサダイ１１０のダイヤフラム１０５上の検出回路１０７と外部回路との間の電気的な接続を容易にするために、金属化ビア１１１はセンサダイ１１０を通って形成される。さらに、圧力隔離部材１１４を製造する間に、圧力隔離埋め込み配線１１６が圧力隔離部材１１４内に形成され、基板埋め込み配線１２４が基板１２６内に形成される。センサダイ１１０上に形成されている検出回路１０７は金属化ビア１１１に電気的に接続されている。センサダイ１１０は、金属化ビア１１１が圧力隔離部材１１４内の圧力隔離埋め込み配線１１６に接触するように、圧力分離部材１１４に搭載されている。さらに、圧力隔離埋め込み配線１１６は、基板埋め込み配線１２４に接触している。基板埋め込み配線１２４は、基板を貫通して延在し、ローサイド筐体１０８又はハイサイド筐体１０６のいずれかの側壁を通って延在している相互接続子１３２に、電気的に接続する。相互接続子１３２は、側壁を通って延在し、回路ウェハ上に搭載されているフロントエンド回路１３４に接触している。フロントエンド回路１３４は、圧力検出装置１００を外部システムに接続する外部コネクタに、電気的に接続する。フロントエンド回路１３４は、部分的に、センサダイ１１０上の電気センサ素子への入力を制御するように機能する電子機器を含む。例えば、フロントエンド回路１３４は、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、マルチチップモジュールなどを含む。少なくとも１つの実施形態では、フロントエンド回路１３４は、圧力出力特性評価、出力信号調節などの機能を実行する。

【0015】

[0020]特定の実施形態では、複数の圧力隔離埋め込み配線１１６及び基板埋め込み配線１２４があり、各圧力隔離埋め込み配線１１６は、基板埋め込み配線１２４に関連づけられる。圧力隔離埋め込み配線１１６及び基板埋め込み配線１２４の各ペアは、センサダイ１１０に形成された個々の金属化ビア１１１に同様に関連づけられる。圧力隔離埋め込み配線１１６、基板埋め込み配線１２４、及び金属化ビア１１１の各組み合わせは、フロントエンド回路１３４と、センサダイ１１０上に形成された検出回路１０７と、の間で、異なる電気的接続を形成する。このように、センサダイ１１０上の検出回路１０７のパフォーマンスは、ダイヤフラム１０５上の圧力に応じて変化し、検出回路１０７のパフォーマンスの変化が外部コネクタ１３６を介して外部システムに通信されるように、検出回路１０７はフロントエンド回路１３４を介して駆動される。

【0016】

[0021]少なくとも一実施形態において、センサダイ１１０及び付随するダイヤフラム１０５は、シリコン又は他の類似の材料で製造されてもよい。また、センサダイ１１０、ピエゾ抵抗素子、及びセンサダイ１１０上に形成された付随する回路は、圧力媒体からの損傷を受け易くてもよい。例えば、かなりの期間、センサダイが圧力媒体と接触した場合、圧力媒体は、センサダイ１１０を腐食させ、センサダイ１１０上に形成された検出回路１０７の動作に影響を与える可能性がある。腐食及び操作上の影響は、圧力検出装置１００が故障したり、誤って機能する原因になる場合さえある。１つの特定の例では、圧力媒体が空気である場合において、空気は、湿気を含む可能性があり、湿気は、圧力検出装置１００の吸湿性部品を膨張させ、センサダイ１１０に歪みを印加する場合がある。さらに、湿気は、センサダイ１１０上に形成された金属化パス間の電流漏洩を引き起こす場合がある。圧力媒体によって引き起こされるセンサダイ１１０への損傷を防ぐため、センサダイ１１０上の検出回路は、低圧又は高圧媒体のいずれかとの接触から隔離される。

【0017】

[0022]特定の実施形態では、高圧媒体及び低圧媒体の両方から検出回路を隔離するために、検出回路は、高圧センサダイ１１２と低圧センサダイとして機能するセンサダイ１１０との間の内部空洞１１８内に配置される。高圧センサダイ１１２及び低圧センサダイ１１０は、高圧媒体又は低圧媒体のどちらかの水分が、検出回路を含む内部空洞１１８にアクセスすることができないように、気密に結合されている。高圧センサダイ１１２及び低圧センサダイ１１０が、互いに結合されている場合、高圧センサダイ１１２及び低圧センサダイ１１０は、２層ダイスタック１１３を形成する。少なくとも１つの例示的な実施形態では、高圧センサダイ１１２及び低圧センサダイ１１０は、拡散結合プロセスを介して互いに結合されている。

【0018】

[0023]図１に示すように、特定の実施形態において、検出回路１０７がセンサダイ上に形成されるセンサダイ１１０は、低圧センサダイ１１０として機能する。代替的な実施形態において、検出回路１０７は高圧センサダイ１１２上に形成することができる。低圧センサダイは、低圧ダイヤフラム１０５を含む。低圧ダイヤフラム１０５は、ローサイド入力ポート１０４を介して圧力検出装置１００に入る低圧媒体よって印加される力に、直接反応する。同様に、高圧センサダイ１１２は、高圧ダイヤフラム１４０を含む。高圧ダイヤフラム１４０は低圧ダイヤフラム１０５と同様の方法で形成されている。高圧ダイヤフラム１４０は、ハイサイド入力ポート１０２を介して圧力検出装置１００に入る高圧媒体によって印加される力に、直接反応する。少なくとも１つのさらなる実施形態では、低圧ダイヤフラム１０５及び高圧ダイヤフラム１４０は、センターポスト１２０を介して、互いに物理的に接続されている。センターポスト１２０は、高圧ダイヤフラム１４０と低圧ダイヤフラム１０５との間で力整流部材である。低圧媒体によって低圧ダイヤフラム１０５上で力が加えられた場合、低圧ダイヤフラム１０５は印加された力に反応して移動する。低圧ダイヤフラム１０５は、センターポスト１２０と接触しているため、低圧ダイヤフラム１０５の動きはセンターポスト１２０に力を加える。センターポスト１２０は、高圧ダイヤフラム１４０に接触しているため、低圧ダイヤフラム１０５によってセンターポスト１２０上ではたらく力は、センターポスト１２０を介して転送され、高圧ダイヤフラム１４０に印加される。同様に、高圧媒体によって高圧ダイヤフラム１４０上で力が印加された場合、高圧ダイヤフラム１４０は印加された力に反応して移動する。センターポスト１２０は、低圧ダイヤフラム１０５及び高圧ダイヤフラム１４０の両方に接触しているため、高圧ダイヤフラム１４０によってセンターポスト１２０上で印加される力は、センターポスト１２０を介して転送され、低圧ダイヤフラム１０５に印加される。高圧ダイヤフラム１４０又は低圧ダイヤフラム１０５のいずれかにおいて高圧媒体又は低圧媒体のどちらかによって加えられる力は、検出回路を含む低圧ダイヤフラム１０５の移動に影響を及ぼし、低圧ダイヤフラム１０５は、高圧媒体と低圧媒体間との差に応じて移動する。このように、内部空洞１１８内の検出回路は、高圧媒体と低圧媒体との間の圧力差を示す圧力測定値を提供することができる。

【0019】

[0024]特定の実施形態では、圧力隔離部材１１４は、シリコン、ＳＭ−ＬＴＣＣなどのような吸湿性の材料で製造することができる。圧力隔離部材１１４が、吸湿性の材料から製造される場合、圧力隔離部材１１４は、ハイサイド入力ポート１０２を介して圧力センサダイ１１０に入る高圧媒体又はローサイド入力ポート１０４を介して圧力センサダイに入る低圧媒体のいずれかの水分を吸収し、膨張する。圧力隔離部材１１４が、低圧媒体又は高圧媒体のいずれかの湿気にさらされる場合、低圧センサダイ１１０上の検出回路のピエゾ抵抗素子が歪むように、圧力隔離部材１１４の膨張は拡張し、その結果、ピエゾ抵抗素子によって実行される測定のバイアスを引き起こす。さらに、低圧センサダイ１１０及び高圧センサダイ１１２が、圧力媒体にさらされ、圧力媒体が低圧センサダイ１１０及び高圧センサダイ１１２を損傷するように、圧力媒体は、２層ダイスタック１１３を腐食させる可能性がある。

【0020】

[0025]特定の実施形態において、圧力隔離部材１１４は、圧力媒体中の水分から保護され、低圧センサダイ１１０及び高圧センサダイ１１２は、圧力媒体内の原子層堆積（ＡＬＤ）コーティング１３０及び１３９によって、圧力媒体中の有害物質から保護される。例えば、潜在的に高圧媒体にさらされる、２層ダイスタック１１３及び圧力隔離部材１１４の表面は、高圧ＡＬＤコーティング１３９で被覆されている。同様に、潜在的に低圧媒体にさらされる、２層ダイスタック１１３、圧力隔離部材１１４、及び基板１２６の表面は、低圧ＡＬＤコーティング１３０で被覆されている。特定の実施例において、高圧ＡＬＤコーティング１３９及び低圧ＡＬＤコーティング１３０の両方は、金属酸化物の原子層堆積である。例えば金属酸化物は、アルミナ、酸化チタンなどであってもよい。少なくとも１つの実施形態において、部品がローサイド筐体１０８内に搭載される前に、低圧ＡＬＤコーティング１３０及び高圧ＡＬＤコーティング１３９の両方は、圧力検出装置１００内の部品の表面上に堆積される。代替的には、ローサイド筐体１０８がハイサイド筐体１０６に接合される前であるが、部品がローサイド筐体１０８に搭載された後、低圧ＡＬＤコーティング１３０及び高圧ＡＬＤコーティング１３９の両方は圧力検出装置１００内の部品に塗布される。例えば、基板１２６、圧力隔離部材１１４、及び２層スタック１１３が、ローサイド筐体１０８内に固定される場合、高圧ＡＬＤコーティング１３９及び低圧ＡＬＤコーティング１３０の両方は、ローサイド筐体１０８の全ての露出した内部表面に塗布される。高圧ＡＬＤコーティング１３９及び低圧ＡＬＤコーティング１３０の両方がローサイド筐体１０８内の表面に塗布されたら、ローサイド筐体１０８及びハイサイド筐体１０６は互いに接合される。また、ローサイド入力ポート１０４を介して露出しているローサイド筐体１０８の内部表面を低圧ＡＬＤコーティング１３０で被覆することにより、低圧ＡＬＤコーティング１３０は、ろう材１２８の上に塗布される。ろう材１２８上への低圧ＡＬＤコーティング１３０の塗布は、圧力検出装置１００内のＯリングシールの必要性をなくすことができる。Ｏリングシールは、高温動作中に機能を失う場合がある。

【0021】

[0026]上述したように、高圧ＡＬＤコーティング１３９及び低圧ＡＬＤコーティング１３０は、圧力検出装置１００の性能に影響を及ぼし得る圧力媒体中の物質から圧力検出装置１００の部品を保護する。また、高圧センサダイ１１２及び低圧センサダイ１１０は、センターポスト１２０を介して互いに接続される、低圧ダイヤフラム１０５及び高圧ダイヤフラム１４０をそれぞれ有し、高圧センサダイ１１２及び低圧センサダイ１１０によって形成される内部空洞１１８への検出回路の配置は、オイル中に検出回路をカプセル化することなく、圧力媒体から検出回路を隔離する。検出回路がオイル内で隔離されていないため、センサダイは、検出回路がオイル内で隔離される他の圧力センサよりも小さなサイズで製造することができる。

【0022】

[0027]図２Ａは低圧センサダイ２１０及び高圧センサダイ２１２の詳細な断面図２００ａであり、低圧センサダイ２１０は圧力隔離部材２１４に搭載されている。特定の実施形態において、低圧センサダイ２１０、高圧センサダイ２１２、及び圧力隔離部材２１４は、図１で説明した低圧センサダイ１１０、高圧センサダイ１１２、及び圧力隔離部材１１４として機能する。さらに、低圧センサダイ２１０は、低圧センサダイの回路側１０９に形成された検出回路を有する。例えば、低圧センサダイ２１０は、圧力検出素子２０７及び温度検出素子２０３を有する。少なくとも１つの例示的な実施形態では、圧力検出素子２０７は、ダイヤフラム２０５の上部に配置されたピエゾ抵抗素子であり、ダイヤフラム２０５は低圧センサダイ２１０の一部として形成される。高圧媒体と低圧媒体との間の差圧に応じてダイヤフラム２０５が移動すると、これに応じて圧力検出素子２０７の抵抗値は変化する。圧力検出素子２０７の抵抗値が変化すると、電流が圧力検出素子２０７に流れる場合には、圧力検出素子２０７における電圧降下も変化する。高圧媒体と低圧媒体との間の差圧の変化とともに圧力検出素子２０７における電圧降下が変化するため、電圧降下は、異なる媒体間の差圧を決定するために使用することができる。あるいは、高圧媒体又は低圧媒体のいずれかは、基準圧力（真空、又は１気圧など）を提供する媒体として機能する。高圧媒体又は低圧媒体の１つが基準圧力として機能する場合、圧力検出素子２０７における電圧降下は、計測された圧力媒体の絶対圧力を決定するために使用することができる。

【0023】

[0028]さらなる実施形態では、製造プロセスは、低圧センサダイ２１０の表面において、温度検出素子２０３を形成してもよい。圧力検出素子２０７とは対照的に、温度検出素子２０３は、ダイヤフラム２０５上に形成されておらず、温度検出素子２０３は、ダイヤフラム２０５上にはない低圧センサダイ２１０の一部、の上に形成されている。圧力検出素子２０７と同様に、温度検出素子２０３は環境の影響を受け、抵抗値が変化する。特に、温度検出素子２０３は、温度変化に応じて抵抗値が変化する。したがって、圧力センサの環境の温度変化は、温度検出素子２０３における電圧降下を監視することによって、検出することができる。

【0024】

[0029]少なくとも１つの実施形態では、温度検出素子２０３及び圧力検出素子２０７の両方は、低圧センサダイ２１０の表面に形成された金属配線を介して、外部システムへ電気的に接続される。金属配線は、センサダイを通って延びて圧力隔離部材配線２１６に接続する金属化ビア２１１に、圧力検出素子２０７及び温度検出素子２０３を電気的に接続する。特定の実施形態において、金属化ビア２１１及び圧力隔離部材配線２１６は、図１に関連して上述した圧力隔離部材１１６及び金属化ビア１１１と同様に機能する。

【0025】

[0030]圧力検出素子２０７及び温度検出素子２０３は外部要因による歪みに反応するので、圧力検出素子２０７及び温度検出素子２０３は、圧力検出素子２０７及び温度検出素子２０３のいずれかで測定される電圧降下の精度に影響を及ぼしうる外部環境の影響から保護されていてもよい。例えば、もし圧力検出素子２０７、温度検出素子２０３、又は金属配線が湿気にさらされる場合、金属配線から電流が漏れ、温度検出素子２０３及び／又は圧力検出素子２０７の正確さが損なわれる可能性がある。外部環境要因が温度検出素子２０３又は圧力検出素子２０７のいずれかの動作に影響を与えるのを防ぐために、高圧センサダイ２１２は低圧センサダイ２１０に結合されている。

【0026】

[0031]図１の内部空洞１１８に関して上述したように高圧センサダイ２１２は、低圧センサダイ２１０の表面に形成された検出回路のための空間を提供するために、内部に空洞を有する。例えば、高圧センサダイ２１２は、圧力検出空洞２１８及び温度検出空洞２１９を含んでいてもよい。圧力検出空洞２１８は、高圧センサダイ２１２に形成されたダイヤフラム２４０を提供するように機能する。圧力検出空洞は、圧力検出素子２０７及び金属化ビア２１１に向かって圧力検出素子２０７から延びている金属配線の一部を含む。温度検出空洞２１９は、温度検出素子２０３及び金属化ビア２１１に接続された金属配線の一部を含む。少なくとも１つの実施形態では、温度検出空洞２１９は、低圧センサダイ２１０の表面の金属配線に接続する金属化ビアの表面を含む。高圧センサダイ２１２は、低圧センサダイ２１０に気密に密封されているので、湿気及びその他の有害な環境要因は、温度検出空洞２１９又は圧力検出空洞２１８のいずれかに入ることができない。

【0027】

[0032]少なくとも１つの実施形態において、圧力検出空洞２１８が低圧センサダイ２１０内のダイヤフラム２０５から高圧センサダイ２１２内のダイヤフラム２４０を分離する場合、センターポスト２２０は、両方のダイヤフラム２４０及びダイヤフラム２０５の互いに向かい合う表面を物理的に接続する。センターポスト２２０は、ダイヤフラム２４０に加えられる圧力を低圧ダイヤフラム２０５に転送するために、また、低圧ダイヤフラム２０５に加えられる圧力を高圧ダイヤフラム２４０に転送するために機能する。低圧ダイヤフラム２０５と高圧ダイヤフラム２４０との間で力を前後に伝達することによって、低圧ダイヤフラム２０５又は高圧ダイヤフラム２４０のいずれかが圧力媒体の圧力にさらされた場合、低圧ダイヤフラム２０５は移動する。低圧ダイヤフラム２０５の移動は、低圧ダイヤフラム２０５上に形成された圧力検出素子２０７に歪みを生じさせ、その結果、圧力検出素子２０７は、高圧ダイヤフラム２４０又は低圧ダイヤフラム２０５のいずれかに印加された圧力を測定することができる。少なくとも１つの実施形態において、力はもう一方のダイヤフラムに転送されるので、センターポスト２２０は、一方のダイヤフラムにより受ける力を減衰する。例えば、高圧ダイヤフラム２４０が力を受ける場合、力は、センターポスト２２０を介して低圧ダイヤフラム２０５に転送され、低圧ダイヤフラム２０５は、高圧ダイヤフラム２４０にかけられた圧力と比較して差圧に対する４分の１の感度を有する。低圧ダイヤフラム２０５の表面に搭載された圧力検出素子２０７の減少した感度を補償するために、外部システムは、圧力検出素子２０７から受信した測定値を調整する。また、図１に関して上述したように、高圧センサダイ２１２が低圧センサダイ２１０に一旦搭載されると、高圧センサダイ２１２、低圧センサダイ２１０、及び圧力隔離部材２１４の露出した表面は、ＡＬＤコーティング２３８及び、２３０で被覆される。

【0028】

[0033]図２Ｂは、圧力検出空洞２１８及び温度検出空洞２１９内において、低圧センサダイ２１０の表面上に形成された検出回路を示す断面図２００ｂである。図示のように、圧力検出空洞２１８及び温度検出空洞２１９は、高圧センサダイ２１２内に形成される。図示のように、圧力検出素子２０７は、低圧ダイヤフラム２０５上の歪みに反応する複数のピエゾ抵抗素子を含んでもよい。圧力検出素子２０７は、低圧センサダイ２１０の表面上に形成された金属配線２０９を介して金属化ビア２１１に接続する。図示のように、金属配線２０９及び圧力検出素子２０７は、センターポスト２２０の周りの圧力検出空洞２１８内に配置されている。さらに、述べたように、温度検出空洞２１９は、温度変化に反応する複数の温度検出素子２０３を含む。さらに、低圧センサダイ２１０表面に形成された金属配線２０９は、温度検出空洞２１９内の金属化ビア２１１に接続する。

【0029】

[0034]高圧センサダイ２１２及び低圧センサダイ２１０の特定の実施形態では、２つの異なるウェハの相互拡散結合によって、高圧センサダイ２１２及び低圧センサダイ２１０が製造される。別個のウェハは、圧力検出空洞２１８及び温度検出空洞２１９と、低圧ダイヤフラム２０５及び高圧ダイヤフラム２４０と、圧力検出素子２０７及び温度検出素子２０３と、金属配線２０９と、センターポスト２２０と、ダイを通る金属化ビア２１１と、を作るために、当業者に知られている方法に従って処理された。適切なシリコン加工技術を用いて、１度に２つのウェハを用いることでダイを大量処理することができ、１つのウェハは、そのウェハに形成された複数の低圧センサダイ２１０を含み、もう１つのウェハは、そのウェハに形成された複数の高圧センサダイ２１２を含む。例えば、ダイのサイズが０．２５０×０．２００インチでそれぞれのウェハが６インチのウェハである場合、２つのウェハは、ウエアセットから高圧センサダイ２１２及び低圧センサダイ２１０の両方を含む４５０以上のダイを作り出す。少なくとも１つの実施形態では、拡散結合プロセスを使用して２つの別個のウェハを互いに結合していてもよい。例えば、複数の高圧センサダイ２１２を含むウェハは、低温拡散結合プロセスを用いて、低圧力センサダイ２１０に結合してもよく、温度は６００℃未満である。少なくとも１つの実施形態では、温度検出素子２０３及び圧力検出素子２０７は、低圧センサダイ２１０を形成するために使用される導電性シリコンからピエゾ抵抗素子の分離を提供するシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）構造を使用して、低圧力センサダイに搭載される。

【0030】

[0035]異なるウェハが互いに結合している場合、ウェハは、異なる２層ダイスタックに単一化することができ、各２層ダイスタックは、個々の高圧センサダイ２１２及び低圧センサダイ２１０を含む。ウェハが単一化された場合、２層ダイスタックは、様々なダイ実装技術を用いて圧力隔離部材２１４に搭載される。少なくとも１つの例示的な実施形態において、２層ダイスタックは、圧力隔離部材２１４と２層ダイスタックとの間の熱電結合を使用して圧力隔離部材２１４に搭載される。

【0031】

[0036]上述したように、圧力隔離部材２１４は、金属化ビア２１１に電気的に接続される圧力隔離部材配線２１６とともに製造される。さらに、圧力隔離部材配線２１６は、他の様々なタイプの回路に電気的に接続することができる。例えば、１つの実施態様では、圧力隔離部材配線２１６は、センサのみに適用される（外部コネクタ１３６のような）外部コネクタに電気的に接続される。代替的には、圧力隔離部材配線２１６は、信号処理、エラー訂正、及び適切な電子出力（例えば、ＲＦフロントエンド回路１３４のような）などを提供する電子回路に接続してもよい。

【0032】

[0037]異なる２層ダイスタックが、圧力隔離部材２１４に搭載されたら、２層ダイスタック及び圧力隔離部材２１４の表面は、異なる圧力媒体によって引き起こされ得る損傷に対する圧力検出装置の耐性を高めるため、原子層堆積で被覆される。少なくとも１つの実施形態では、原子層堆積は、金属酸化物である。例えば、金属酸化物は、４−１４の範囲のｐＨを持つ媒体からの損傷に対する耐性を有するＴａＯ５コーティングであってもよい。

【0033】

[0038]低圧センサダイ２１０及び高圧検出２１２を含む２層ダイスタックの使用は、隔離プロセスでオイルを使用することなく、特定のタイプの圧力媒体によって引き起こされ得る損傷から、温度検出素子２０３及び圧力検出素子２０７を隔離することを可能にする。したがって、２層ダイスタックを含む圧力検出装置は、小型に製造することができる。また、隔離の提供にオイルを使用しないことによって、圧力検出装置は、大きな温度範囲にわたって高い信頼性を有する。

【0034】

[0039]図３は、圧力センサを製造するための方法３００の１つの例示的な実施形態のフロー図である。図３に示す例示的実施形態は、図１に示す圧力検出装置１００を使用して実装されるものとしてここに記載するが、他の実施形態は他の方法で実装できることが理解されるべきである。

【0035】

[0040]方法３００は、ステップ３０２へ進み、圧力隔離部材１１４が、基板１２６に接して形成される。特定の実施形態では、圧力隔離部材１１４は、アルミナで形成される基板１２６上に、ＳＭ−ＬＴＣＣ材料で形成される。少なくとも１つの実施形態において、チャネル１３８は、気体又は液体媒体がチャネル１３８を通過することができるように、圧力隔離部材１１４及び基板１２６の両方を通って延在している。また、圧力隔離部材１１４は、台座のような形状であってもよく、チャネル１３８は、圧力隔離部材１１４の台座を介して長手方向に延びる。

【0036】

[0041]方法３００は、ステップ３０４へ進み、第１センサダイ１１０が製造される。第１センサダイ１１０は、ダイヤフラム１０５、及びダイヤフラム１０５上に形成された検出回路を含む。ダイヤフラム１０５は、第１センサダイ１１０の一部をくぼまれることによって形成される。少なくとも１つの実施形態では、検出回路は、ダイヤフラムの動きに応じて抵抗が変化するピエゾ抵抗素子を含む。第１センサダイ１１０が製造されたら、方法３００は、ステップ３０６へ進み、第２センサダイ１１２が製造される。第１センサダイ１１０のように、第２センサダイ１１２は、第２センサダイ１１２の一部をくぼませることによってダイヤフラム１４０とともに形成される。さらに、ダイヤフラム１４０は、第２センサダイ１１２のくぼみ部の中にセンターポスト１２０を含む。次に、方法３００は、ステップ３０８へ進み、２層ダイスタック１１３を形成するために、第１センサダイ１１０は、第２センサダイ１１２に結合される。第１センサダイ１１０が第２センサダイ１１２に結合されたら、第２センサダイ１１２は、第１センサダイ１１０上に形成された検出回路が第２センサダイ１１２のくぼみ部内に配置されるように、第１センサダイに対して位置合わせされる。さらに、第２センサダイ１１２のくぼみ部内に配置されたセンターポスト１２０は、ダイヤフラム１４０とダイヤフラム１０５との間で延在する。少なくとも１つの実施形態では、第１センサダイ１１０及び第２センサダイ１１２は、２層ダイスタックを形成するために、及び拡散プロセスを用いて互いに結合される。

【0037】

[0042]方法３００は、ステップ３０１に進み、２層ダイスタック１１３が圧力隔離部材１１４に搭載される。少なくとも１つの実施形態では、第１センサダイ１１０のダイヤフラム１０５がチャネル１３８の開口にさらされるように、第１センサダイ１１０は、圧力隔離部材１１４に搭載される。少なくとも１つの実施形態において、第１センサダイ１１０上の検出回路は、第１センサダイ１１０を通って延在する金属化ビア１１１に接続される。第１センサダイ１１０が圧力隔離部材１１４に搭載されたら、金属化ビア１１は、検出回路が埋め込み配線１１６に電気的に接続するように、圧力隔離部材１１４内に形成された埋め込み配線１１６と接触する。

【0038】

[0043]特定の実施形態において、方法３００は、ステップ３１２に進み、圧力隔離部材１１４、基板１２６、及び２層ダイスタック１１３が、筐体内に固定される。例えば、組み立てられた部品は、ハイサイド筐体１０８及びローサイド筐体１０６の２つの部分を含む筐体内に配置される。ローサイド筐体１０８はローサイド入力ポート１０４を備え、ハイサイド筐体１０６はハイサイド入力ポート１０２を備え、ハイサイド入力ポート１０２に入る高圧媒体は、第２センサダイ１１２のダイヤフラム１４０に及び圧力をかけることができ、ローサイド入力ポート１０４に入る低圧媒体は、第１センサダイ１１０のダイヤフラム１０５上に圧力をかけることができる。さらに、少なくとも１つの例示的な実施形態において、組み立てられた部品は、ろう材１２８で、筐体内に固定される。別の方法として、圧力隔離部材１１４、基板１２６、及び２層ダイスタック１１３は、部品が互いに組み立てられるように、個々に筐体内に固定される。

【0039】

[0044]特定の実施形態では、圧力隔離部材１１４及び基板１２６は、吸湿性の材料で製造することができる。また、２層ダイスタック１１３内の材料は、圧力媒体内で、有害物質の影響を受けやすい。圧力隔離部材１１４及び／又は基板１２６が吸湿性であり圧力媒体中の水分にさらされたた場合、圧力隔離部材１１４及び／又は基板１２６は膨張し、測定誤差の原因となる歪みを２層ダイスタック１１３に引き起こし得る。さらに湿度は検出回路に電流漏電を発生させる可能性があり、また圧力媒体中の腐食性物質は筐体内の部品を腐食させる可能性がある。水分の吸収及び損傷を防ぐために、高圧媒体又は低圧媒体のどちらかにさらされる筐体内の部品の表面は、原子層堆積１２６で被覆される。

【0040】

[0045]少なくとも１つの実施形態では、方法３００は、ステップ３１４へ進み、第１センサダイ１１０上の検出回路は、外部システムに電気的に接続される。上述したように、検出回路は、圧力隔離部材１１４内の埋め込み配線１１６に結合されている、センサダイ１１０内のビアに接続される。外部システムに検出回路を電気的に接続するには、埋め込み配線１１６は、外部コネクタ１３６を介して外部システムに接続するフロントエンド回路１３４とともに相互接続１３２に接続する、基板内１２６の埋め込み配線１２４に接続してもよい。

【0041】

実施例
[0046]実施例１は、圧力センサを製造する方法を含み、前記方法は、基板と接触して圧力隔離部材を形成するステップであって、前記圧力隔離部材及び前記基板は、前記基板及び前記圧力隔離部材を通って形成されるチャネルを有する、ステップと、第１センサダイを製造するステップであって、前記第１センサダイは、第１ダイヤフラムを形成するために第１くぼみ部を有し、前記第１ダイヤフラムは、前記第１センサダイの、前記第１くぼみ部の反対側の回路側に形成された検出回路を有する、ステップと、第２センサダイを製造するステップであって、前記第２センサダイは、第２ダイヤフラムを形成するための第２くぼみ部を有し、センターポストが前記第２ダイヤフラムから前記第２くぼみ部へ延在する、ステップと、前記検出回路が前記第２くぼみ部内に位置し、前記センターポストが前記第１センサダイの前記回路側に接触するように、２層ダイスタックを形成するために前記第１センサダイを前記第２センサダイに結合するステップと、前記２層ダイスタックを前記圧力隔離部材に搭載するステップであって、前記第１くぼみ部は前記チャネルにさらされる、ステップと、ハイサイド入力ポート及びローサイド入力ポートを有する筐体内に、前記圧力分離部材、前記基板、及び前記２層ダイスタックを固定するステップであって、前記ローサイド入力ポートに入る低圧媒体が前記チャネルに入り、前記ハイサイド入力ポートに入る高圧媒体が前記第２ダイヤフラムに直接力を加えるように、前記チャネルは前記筐体内に配置される、ステップと、前記検出回路を外部システムに電気的に接続するステップと、を備える。

【0042】

[0047]実施例２は、実施例１の方法を含み、前記圧力隔離部材は、台座を含み、前記台座は、前記基板の表面から離れて延び、前記チャネルは、前記台座を通って長手方向に延び、前記センサダイは、前記台座に搭載され、前記第１ダイヤフラムの第１の側にさらされた前記チャネルの開口は、前記基板から最も遠い前記台座の側面である。

【0043】

[0048]実施例３は、実施例１〜２のいずれかに記載の方法を含み、前記第１センサダイを前記第２センサダイに結合するステップは、拡散接合プロセスを用いることを含む。

【0044】

[0049]実施例４は、実施例１〜３のいずれかに記載の方法を含み、前記基板上に前記圧力絶縁部材を形成するステップは、前記圧力隔離部材内に少なくとも１つの埋め込み導電配線を形成することを含み、前記少なくとも１つの埋め込み導電性配線は、前記検出回路に電気的に接続する。

【0045】

[0050]実施例５は、実施例４の方法を含み、前記第１センサダイを製造するステップは、第１のセンサダイを通る少なくとも１つのビアを形成することを含み、前記少なくとも前記１つのビアは、前記２層ダイスタックが前記圧力隔離部材に搭載される場合に、前記少なくとも１つの埋め込み導電配線を前記検出回路に電気的に接続する。

【0046】

[0051]実施例６は、実施例１〜５のいずれかに記載の方法を含み、前記圧力隔離部材は、低温同時焼成セラミックと一致する熱膨張係数のシリコンで製造される。

【0047】

[0052]実施例７は、実施例１〜６のいずれかに記載の方法を含み、さらに、前記基板、前記圧力隔離部材、及び前記２層ダイスタック、のローサイド面に、ローサイド原子層堆積を塗布することを含み、前記ローサイド面は前記ローサイド入力ポートにさらされ、また、前記圧力隔離部材及び前記２層ダイスタックのハイサイド面に、ハイサイド原子層堆積を塗布することを含み、前記ハイサイド面は、ハイサイド入力ポートにさらされる。

【0048】

[0053]実施例８は、実施例７の方法を含み、前記原子層堆積は、金属酸化物を含む。

【0049】

[0054]実施例９は、実施例７〜８のいずれかの方法を含み、前記圧力隔離部材、前記基板、及び、前記２層ダイスタックを、前記筐体内に固定するステップは、前記圧力隔離部材、前記基板、及び、前記２層ダイスタックを、前記ローサイド入力ポートを含むローサイド筐体に搭載するステップと、前記ローサイド原子層堆積を塗布するステップと、前記ハイサイド原子層堆積を塗布するステップと、前記筐体を形成するために、前記ハイサイド入力ポートを備えるハイサイド筐体を前記ローサイド筐体に接合するステップと、を備える。

【0050】

[0055]実施例１０は、実施例１〜９のいずれかに記載の方法を含み、前記検出回路を外部システムに電気的に接続するステップは、前記検出回路を、前記筐体の外部面に搭載される回路筐体内に配置されたフロントエンド回路に電気的に接続するステップと、外部コネクタを介して前記フロントエンド回路を前記外部システムに電気的に接続するステップと、を含む。

【0051】

[0056]実施例１１は、実施例１〜１０のいずれかに記載の方法を含み、前記基板及び前記圧力隔離部材は、ろう接合及びはんだ接合の少なくとも一方で前記筐体内に固定される。

【0052】

[0057]実施例１２は、圧力センサを含み、前記圧力センサは、筐体であって、前記筐体が高圧媒体及び低圧媒体を含む環境におかれたときに、前記筐体内部のハイサイドに前記高圧媒体が入るよう構成されたハイサイド入力ポートと、前記筐体内部のローサイドに前記低圧媒体が入るよう構成されたローサイド入力ポートと、を備えた筐体と、前記筐体内にしっかりと搭載された基板と、前記基板に搭載された圧力隔離部材であって、チャネルが前記ローサイド入力ポートの端部から前記基板及び前記圧力隔離部材を通って延在し、少なくとも１つの配線が前記圧力隔離部材に埋め込まれている、圧力隔離部材と、前記圧力隔離部材と結合された２層ダイスタックであって、前記２層ダイスタックは、第１センサダイであって、前記第１センサダイは、第１ダイヤフラムを形成するために第１くぼみ部を有し、前記第１ダイヤフラムは、前記第１センサダイの、前記第１くぼみ部の反対側の回路側に形成された検出回路を有する、第１センサダイと、第２センサダイであって、前記第２センサダイは、第２ダイヤフラムを形成するために第２くぼみ部を有し、センターポストが前記第２ダイヤフラムから前記第２くぼみ部へ延在する、第２センサダイと、前記第１センサダイを通って延在する少なくとも１つのビアであって、前記少なくとも１つのビアは、前記検出回路を、少なくとも１つの配線に電気的に接続する、少なくとも１つのビアと、を備える２層ダイスタックと、前記ローサイド入力ポートにさらされた、前記基板、前記圧力隔離部材、及び前記２層ダイスタックの表面に塗布されたローサイド原子層堆積と、前記ハイサイド入力ポートにさらされた、前記圧力隔離部材及び前記２層ダイスタック、の表面に塗布されたハイサイド原子層堆積と、を備える。

【0053】

[0058]実施例１３は、実施例１２の圧力センサを含み、前記検出回路は、少なくとも１つの温度検出素子と、少なくとも１つの圧力検出素子、を含む。

【0054】

[0059]実施例１４は、実施例１３の圧力センサを含み、前記少なくとも１つの圧力検出素子は、前記第１ダイヤフラムの前記回路側の前記第２くぼみ部内に配置され、前記少なくとも１つの温度検出素子は、前記第１センサダイ（１１０）の前記回路側の一部分の、前記第１くぼみ部の反対側ではない、前記第２センサダイ（１１２）の温度検出空洞（２１９）、の内部に配置される。

【0055】

[0060]実施例１５は、実施例１４の圧力センサを含み、前記少なくとも１つのビアは、前記温度検出空洞内の金属配線に接続し、前記金属配線は、前記少なくとも１つの圧力検出素子、及び前記少なくとも１つの温度検出素子に接続する。

【0056】

[0061]実施例１６は、実施例１２〜１５のいずれかに記載の圧力センサを含み、前記第１センサダイは、拡散接合プロセスで第２センサダイに結合される。

【0057】

[0062]実施例１７は、実施例１２〜１６のいずれかに記載の圧力センサを含み、前記筐体は、前記ローサイド入力ポートを備えるローサイド筐体を備え、前記圧力分離部材及び前記基板は、前記ローサイド筐体内にしっかり搭載されており、また、前記ハイサイド入力ポートを備えるハイサイド筐体を備え、前記ハイサイド筐体は、前記ローサイド筐体に気密接合されている。

【0058】

[0063]実施例１８は、圧力センサを含み、前記圧力センサは、筐体であって、前記筐体が高圧媒体及び低圧媒体を含む環境におかれたときに、前記筐体内部のハイサイドに前記高圧媒体が入るよう構成されたハイサイド入力ポートと、前記筐体内部のローサイドに前記低圧媒体が入るよう構成されたローサイド入力ポートと、を備えた筐体と、前記筐体内にしっかりと搭載された基板と、前記基板に搭載された圧力隔離部材であって、チャネルが前記ローサイド入力ポートの端部から前記基板及び前記圧力隔離部材を通って延在する圧力隔離部材と、前記圧力隔離部材と結合され、隔離された検出回路を備える２層ダイスタックと、前記ローサイド入力ポートにさらされた、前記基板、前記圧力隔離部材、及び前記２層ダイスタック、の表面に塗布されたローサイド原子層堆積と、前記ハイサイド入力ポートにさらされた、前記圧力隔離部材及び前記２層ダイスタック、の表面に塗布されたハイサイド原子層堆積と、を備える。

【0059】

[0064]実施例１９は、実施例１８の圧力センサを含み、前記２層ダイスタックは、第１センサダイであって、前記第１センサダイは、第１ダイヤフラムを形成するために第１くぼみ部を有し、前記第１ダイヤフラムは、前記第１センサダイの、前記第１くぼみ部の反対側の回路側に形成された検出回路を有する、第１センサダイと、第２センサダイであって、前記第２センサダイは、第２ダイヤフラムを形成するために第２くぼみ部を有し、センターポストが前記第２ダイヤフラムから前記第２くぼみ部へ延在する、第２センサダイと、前記第１センサダイを通って延在する少なくとも１つのビアであって、前記少なくとも１つのビアは、前記検出回路を、前記圧力分離部材に形成された少なくとも１つの配線に電気的に接続する、少なくとも１つのビアと、を備える。

【0060】

[0065]実施例２０は、実施例１８〜１９のいずれかに記載の圧力センサを含み、前記２層ダイスタックは、圧力隔離部材に熱電結合している。

【0061】

[0066]具体的な実施形態がここでは図示され説明されたが、同様の目的を解決するために意図される変更が、開示された具体的な実施形態に対して代替的に行われることは、当業者によって認識される。したがって、本発明は、クレーム及びクレームと同意義のものによってのみ制限されることが、明確に意図される。

【0062】

[0067]本明細書で用いられた相対位置の用語は、ウェハ又は基板の向きに関わらず、ウェハ又は基板の標準面又は作業面に平行な面に基づいて定義される。本明細書で用いられる用語”水平”又は（側面）は、ウェハ又は基板の向きに関わらず、ウェハ又は基板の標準面又は作業面に平行な面に基づいて定義される。用語”垂直”は、水平に対して直交する方向を指す。用語”の上”、”（側壁における）側面”、”より高い”、”より低い”、”の上”、”頂部”、”の下”は、ウェハ又は基板の向きに関わらず、ウェハ又は基板のトッププレート上の標準面又は作業面に関して定義される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】