用于感测压力波和周围压力的传感器结构的制作方法
用于感测压力波和周围压力的传感器结构的制作方法
【技术领域】
[0001]各种实施例总地涉及用于感测压力波和周围压力的传感器结构。该传感器结构能够感测周围压力的改变以及可能影响传感器结构的压力波的幅度。
【背景技术】
[0002]许多电子设备使用各种各样的传感器，例如加速度计、陀螺仪、磁场传感器、麦克风和压力传感器。这些传感器中的许多传感器可以集成到单一传感器封装体中。这些传感器封装体典型地包括形成在传感器之上的保护性树脂或环氧树脂层，以提供增加的对各种环境因素的抵抗性和耐用性。然而，为了正确运作，一些传感器不能通过保护层来密封，例如麦克风和压力传感器。典型的麦克风具有暴露于入射压力波的隔膜(diaphragm)。这些压力波使得隔膜变形，并且该变形由各种换能机制检测到并转换成可测量的电信号。在微机电系统(MEMS)的麦克风中，常规的换能机制可以包括压电、压阻、光学和电容性机制。许多MEMS压力传感器类似地采用这些类型的换能机制来感测周围压力的改变。
【发明内容】
[0003]在各种实施例中，提供一种传感器结构。该传感器结构可以包括:第一传导层；电极元件；以及相对于所述第一传导层布置在所述电极元件的相反侧上的第二传导层。第一传导层和第二传导层可以形成腔室。腔室中的压力可以小于腔室外的压力。
【附图说明】
[0004]在附图中，贯穿不同的视图，类似的参考标号通常指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是通常强调图示本公开的原理。在以下描述中，参照以下附图描述本公开的各种实施例，其中:
[0005]图1A示出根据各种实施例的传感器结构的透视横截面图，该传感器结构具有用于感测周围压力的改变的区域和用于感测入射压力波的幅度的区域；
[0006]图1B和图1C示出可以在图1A的传感器结构中实施的用于感测入射压力波的幅度的单独腔室的透视横截面高度抽象视图；
[0007]图2示出可以用于感测周围压力的改变的图1A的传感器结构的一部分的各种潜在方面；
[0008]图3A和图3B以图表图示针对不同厚度和侧边长度的无应力多晶硅隔膜的单位平方区段的Ibar (I巴)压力(周围压力)下的薄膜(membrane)变形的计算结果；
[0009]图4A至图4D以图表图示根据各种实施例的用于形成图2的传感器结构的示例性方法；
[0010]图5A和图5B图示用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在其它步骤；
[0011]图6A和图6B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的附加的潜在构造步骤；
[0012]图7A和图7B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的其它构造和/或层沉积步骤；
[0013]图8A和图SB图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0014]图9A和图9B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在金属化步骤；
[0015]图10图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0016]图1lA和图1lB图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0017]图12A和图12B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0018]图13A和图13B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0019]图14A和图14B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0020]图15A和图15B进一步图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0021]图16A和图16B示出图4至图15所示的传感器结构的潜在实施例的横截面图和顶部透视图；
[0022]图17示出图4至图15所示的传感器结构的潜在实施例的横截面图；
[0023]图18示出根据各种实施例的集成到蜂窝电话设备中的图1A的传感器结构的框图表不;
[0024]图19A至图19C以流程图形式图示可以实现制造图1至图17所示传感器结构的各种方法。
【具体实施方式】
[0025]以下详细描述参考附图，附图通过图示的方式示出了可以实施本公开的特定细节和实施例。
[0026]这里使用用语“示例性”来意指“用作示例、实例或图示”。这里描述为“示例性”的任意实施例或设计并不一定被理解为相对其他实施例或设计是优选或有利的。
[0027]关于形成在侧面或表面“之上”的沉积材料而使用的用语“之上”这里可以用来意指:可以“直接在所暗示的侧面或表面上”形成沉积材料，例如与所暗示的侧面或表面直接接触地形成沉积材料。关于形成在侧面或表面“之上”的沉积材料而使用的用语“之上”这里可以用来意指:可以在一个或多个附加层布置在所暗示的侧面或表面与沉积材料之间的情况下，“间接地在所暗示的侧面或表面上”形成沉积材料。
[0028]在各种实施例中，隔膜可以包括平板或薄膜。平板可以理解为处于压力下的隔膜。此外，薄膜可以理解为处于张力下的隔膜。尽管下面将参照薄膜更具体地描述各种实施例，但可以备选地提供有平板或者总地提供有隔膜。
[0029]根据各种实施例，提供传感器结构100。如图1A所示，传感器结构100可以包括支撑结构102，该支撑结构102具有第一导电层104、电极元件108和第二导电层112，该第一导电层104形成在支撑结构102的表面上，该第二导电层112相对于第一导电层104布置在电极元件108的相反侧上。
[0030]根据各种实施例，传感器结构100可以进一步包括被配置为形成第一腔室114的第一导电层104的部分和第二导电层112的部分。第一腔室114中的压力可以低于第一腔室114外的压力。第一腔室114中的压力可以在约0.5mbar (毫巴)到约1mbar的范围内，例如在约0.5mbar到约Imbar的范围内，例如在约Imbar到约1.5mbar的范围内，例如在约2mbar到约2.5mbar的范围内，例如在约2.5mbar到约3mbar的范围内，例如在约3mbar到约5mbar的范围内，例如在约5mbar到约1mbar的范围内。
[0031]根据各种实施例，第二导电层112的另一部分和电极元件108的部分可以形成第二腔室116，并且第二腔室116中的压力可以低于第二腔室116外的压力。第二腔室116中的压力可以在约0.5mbar到约1mbar的范围内，例如在约0.5mbar到约Imbar的范围内，例如在约Imbar到约1.5mbar的范围内，例如在约2mbar到约2.5mbar的范围内，例如在约2.5mbar到约3mbar的范围内，例如在约3mbar到约5mbar的范围内，例如在约5mbar到约1mbar的范围内。
[0032]根据各种实施例，传感器结构100可以进一步包括第一柱结构118，该第一柱结构118布置在第一导电层104与第二导电层112之间的第一腔室114中。传感器结构100也可以包括第二柱结构120，该第二柱结构120布置在第二导电层112与电极元件108之间的第二腔室116中。
[0033]根据各种实施例，传感器结构100可以包括形成在支撑结构102中的空腔122。空腔122可以布置在支撑结构102中，使得第一导电层104的一部分可以跨空腔122悬置。
[0034]根据各种实施例，传感器结构100可以包括穿过第一导电层104、第一间隔层106、电极元件108、第二间隔层110和第二导电层112的部分而形成的空隙124。根据各种实施例，空隙124可以穿过第一导电层104、第一间隔层106、电极元件108和第二间隔层110的部分来形成，而不延伸穿过第二导电层112。空隙124可以布置成使得传感器结构的可以包含第一腔室114的部分和传感器结构100的可以包含第二腔室116的部分可以彼此电隔离。
[0035]图1B和图1C示出第一腔室114的截面的孤立视图，其中根据各种实施例，入射在第二导电层112上的声波110可以引起腔室相对于电极元件108变形。由于第一腔室114可由于声波110而变形，所以第二导电层112可以在基本朝向电极元件108的方向上变形，而第一导电层104可以同时在与第二导电层基本相同的方向上变形并因此可以远离电极元件108而移动。由于第一导电层104可以通过第一柱结构118被固定到第二导电层112，所以第一导电层104和第二导电层112的变形的幅度可以基本相等。
[0036]根据各种实施例，可以通过第一导电层104和第二导电层112的移动而产生信号。这些信号然后可以通过诸如可任选的处理电路132之类的一个或多个处理电路进行比较并转换成可期望用于给定应用的可用信息，例如感测压力的改变，例如检测入射在第一导电层104和第二导电层112上的压力波的幅度。根据各种实施例，第一导电层104和第二导电层112之间的距离的改变可以引起在第一导电层104和第二导电层112之间产生的电容的改变。根据各种实施例，该电容的改变可以通过诸如可任选的电路132之类的一个或多个处理电路来检测。
[0037]根据各种实施例，支撑结构102可以为半导体衬底，诸如硅衬底。根据各种实施例，支撑结构102可以包括或基本包括给定应用可以期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。支撑结构102可以包括或基本包括给定应用可期望的其它材料或材料组合，例如各种电介质、金属和聚合物。根据各种实施例，支撑结构102可以包括或基本包括例如玻璃和/或各种聚合物。支撑结构102可以为绝缘体上硅(SOI)结构。根据各种实施例，支撑结构102可以为印刷电路板。
[0038]根据各种实施例，空腔122可以借助于各种技术形成在支撑结构120中，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等。
[0039]根据各种实施例，空腔122的形状可以为方形或基本方形。空腔122的形状可以为矩形或基本矩形。根据各种实施例，空腔122的形状可以为圆形或基本圆形。空腔122的形状可以为椭圆形或基本椭圆形。根据各种实施例，空腔122的形状可以为三角形或基本三角形。空腔122可以为十字形或基本十字形。根据各种实施例，空腔122可以形成为可以期望用于给定应用的任意形状。根据各种实施例，跨空腔122的距离126可以例如在从约0.5mm到约5mm的范围内，例如在从约0.5mm到约Imm的范围内，例如在从约Imm到约
1.5mm的范围内，例如在从约1.5mm到约2mm的范围内，例如在从约2mm到约2.5mm的范围内，例如在从约2.5mm到约3mm的范围内，例如在从约3mm到约5mm的范围内。
[0040]根据各种实施例，第一导电层104可以借助于各种制造技术形成在支撑结构102的顶表面102a之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延。
[0041]根据各种实施例，第一导电层104可以具有厚度Tl，该厚度Tl例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内。
[0042]根据各种实施例，第一导电层104可以包括或基本包括诸如硅的半导体材料。根据各种实施例，第一导电层104可以包括或者基本包括给定应用所期望的其他半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/化合物半导体(例如诸如砷化镓或磷化铟之类II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第一导电层10 4可以包括或基本包括以下中的至少一项:金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。根据各种实施例，第一导电层104可以实现为薄膜结构。根据各种实施例，第一导电层104可以实现为隔膜结构。
[0043]根据各种实施例，第一间隔层106可以借助于各种制造技术被形成在第一导电层104的顶表面104a的至少部分之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延。根据各种实施例，第一间隔层106的至少部分可以布置在电极元件108的底表面108b与第一导电层104的顶表面104a之间。
[0044]根据各种实施例，第一间隔层106可以包括或基本包括各种电介质，诸如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，第一间隔层106的厚度可以例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约Iym到约3 μπι的范围内，例如在从约3 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μ m的范围内。
[0045]根据各种实施例，第二间隔层110可以借助于各种制造技术被形成在电极元件108的顶表面108a的至少部分之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延。根据各种实施例，第二间隔层110的至少部分可以布置在电极元件108的顶表面108a与第二导电层112的底表面112b之间。
[0046]根据各种实施例，第二间隔层110可以包括或基本包括各种电介质，诸如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，第二间隔层110的厚度可以例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约Iym到约3 μπι的范围内，例如在从约3 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μ m的范围内。
[0047]根据各种实施例，第一间隔层106和第二间隔层110可以由相同材料组成。
[0048]根据各种实施例，第二导电层112可以具有厚度T2，厚度T2例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内。
[0049]根据各种实施例，第二导电层112可以包括或基本包括诸如硅的半导体材料。根据各种实施例，第二导电层112可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第二导电层112可以包括或基本包括以下中的至少一项:金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。根据各种实施例，第二导电层112可以实现为薄膜结构。根据各种实施例，第二导电层112可以实现为隔膜结构。
[0050]根据各种实施例，第一导电层104、电极元件108、第二导电层112以及间隔层106和110可以布置成叠置结构。第一导电层104、电极元件108、第二导电层112以及间隔层106和110可以实现为层叠结构类型。
[0051]根据各种实施例，如图1B所示，电极元件108可以包括第一传导元件108c、电隔离元件108d和第二传导元件108e。根据各种实施例，第一传导元件108c和第二传导元件1Se可以包括或基本包括相同的传导材料。根据各种实施例，第一传导元件108c和第二传导元件1Se可以包括或基本包括不同的传导材料。
[0052]根据各种实施例，电极元件108的第一传导元件108c可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0053]根据各种实施例，电极元件108的第一传导元件108c可以包括或基本包括各种半导体材料，这些半导体材料可以被掺杂使得它们是导电的，例如被重掺杂有硼、磷或砷的多晶娃层。
[0054]根据各种实施例，电极元件108的第一传导元件108c可以具有范围从约500nm到约5 μ m的厚度，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约4 μ m的范围内，例如在从约4 μ m到约5 μ m的范围内。
[0055]根据各种实施例，电极元件108的电隔离元件108d可以包括或基本包括各种介电材料，诸如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，电隔离元件108d可以包括或基本包括给定应用所期望的各种半导体材料，诸如二氧化娃、锗、锗娃、碳化娃、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。电隔离元件1Sd的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如在从约10nm到约200nm的范围内，例如在从约200nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内。
[0056]根据各种实施例，电极元件108的第二传导元件108e可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0057]根据各种实施例，电极元件108的第二传导元件108e可以包括或基本包括可以被掺杂使得它们导电的各种半导体材料，例如重掺杂有硼、磷或砷的多晶硅层。
[0058]根据各种实施例，电极元件108的第二传导元件108e的厚度可以在从约500nm到约5 μ m的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约4 μ m的范围内，例如在从约4 μ m到约5 μ m的范围内。
[0059]根据各种实施例，可以将电极元件108的顶表面108a与第二导电层112的底表面112b之间的距离定义为第一感测间隙SI。
[0060]根据各种实施例，第一感测间隙SI可以在例如从约300nm到约10 μπι的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μπι的范围内。
[0061]根据各种实施例，可以将电极元件108的底表面108b与第一导电层104的顶表面104a之间的距离定义为第二感测间隙S2。
[0062]根据各种实施例，第二感测间隙S2可以在例如从约300nm到约10 μπι的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μπι的范围内。
[0063]根据各种实施例，第一柱结构118可以布置在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间。
[0064]根据各种实施例，可以通过各种制造技术，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延，将第一柱结构118形成在第一导电层104的顶表面104a之上。
[0065]根据各种实施例，可以将第一柱结构118布置在第二导电层112的底表面112b和第一导电层104的顶表面104a之间，以将第二导电层112电耦合到第一导电层104。
[0066]根据各种实施例，可以将第一柱结构118布置在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间，以将第二导电层112与第一导电层104电隔离。
[0067]根据各种实施例，如图1B所示，第一柱结构118可以具有高度Hl，高度Hl例如在从约I μπι约10 μm的范围内，例如在从约I μπι约2 μm的范围内，例如在从约2 μπι约2.5 μ m的范围内，例如在从约2.5 μ m约5 μ m的范围内，例如在从约5μηι约7μηι的范围内，例如在从约7 ym约1ym的范围内。根据各种实施例，第一柱结构118的厚度T3例如可以在从约300nm约10 μπι的范围内，例如在从约300nm约400nm的范围内，例如在从约400nm约500nm的范围内，例如在从约500nm约I μ m的范围内，例如在从约I μ m约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m约10 μ m的范围内。
[0068]根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括诸如硅之类的半导体材料。根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括金属、电介质材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种。
[0069]根据各种实施例，如图1A至图1C所示，第一柱结构118可以实现为在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间延伸的支撑结构。第一柱结构118可以实现为在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间延伸的多个柱。根据其中第一柱结构118可以实现为多个柱118的各种实施例，各个柱中的每一个可以是能够支撑第二传导层的部分的支撑结构。根据各种实施例，第一柱结构118不接触和/或触及电极元件108，但经由可以形成在电极元件108中的开口或孔130而穿过电极元件108。
[0070]根据各种实施例，在第一柱结构118可以实现为多个柱的情况下，如图1A至图1C所示，柱118之间的间隔LI例如可以在从约I μπι到约50 μπι的范围内，例如在从约I μπι到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内，例如在从约10 μ m到约20 μ m的范围内，例如在从约20 μ m到约25 μ m的范围内，例如在从约25 μ m到约50 μ m的范围内。
[0071]根据各种实施例，第一柱结构118可以分别与第一导电层104和第二导电层112一体形成。
[0072]根据各种实施例，第一导电层104、第二导电层112和第一柱结构118可以是由同一材料例如娃形成的一体结构。
[0073]根据各种实施例，第一导电层104、第二导电层112和第一柱结构118均可以在传感器结构100的制造工艺期间的分立步骤中形成。
[0074]根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括分别与第一导电层104和第二导电层112的材料不同的材料。
[0075]根据各种实施例，如图1C所示，电极元件108可以包括可任选的密封层132，以防止第一导电层104和/或第二导电层112与电极元件108进行物理接触。密封层132可以包括或基本包括各种电介质，诸如各种介电材料，例如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃以及各种等离子体氧化物。根据各种实施例，密封层132可以包括或基本包括给定应用所期望的各种半导体材料，诸如二氧化硅、锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓 锌或者其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。
[0076]根据各种实施例，如图2所示，空隙124可以布置在传感器结构100中，使得空隙124至少部分地将传感器结构100的可包含第一腔室114的部分与传感器结构100的可包含第二腔室116的部分隔开。跨空隙124的距离202可以在例如从约I μπι到约10 μπι的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μπι的范围内。可以借助于各种技术，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等，将空隙124形成在传感器结构100中。
[0077]根据各种实施例，第二柱结构120可以布置在第二导电层112的部分与电极元件108的部分之间的第二腔室116中。根据各种实施例，可以通过各种制造技术，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延，将第二柱结构120形成在电极元件108的顶表面108a之上。根据各种实施例，第二柱结构120可以布置在第二导电层112的底表面112b与电极元件108的顶表面108a之间，以将第二导电层112电耦合到电极元件108。根据各种实施例，第二柱结构120可以布置在第二导电层112的底表面112b与电极元件108的顶表面108a之间，以将第二导电层112与电极元件108的顶表面108a电隔离。
[0078]根据各种实施例，如图2所示，第二柱结构120可以具有高度H2，高度H2例如在从约I μ m到约10 μ m的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约
2.5 μπι的范围内，例如在从约2.5 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约7 μπι的范围内，例如在从约7 ym到约1ym的范围内。根据各种实施例，第二柱结构120的厚度T3例如可以在从约300nm到约10 μπι的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μπι的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内。
[0079]根据各种实施例，第二柱结构120可以包括或基本包括诸如硅之类的半导体材料。第二柱结构120可以包括或基本包括给定应用所期望的半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。根据各种实施例，第二柱结构120可以包括或基本包括金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种。
[0080]根据各种实施例，第二柱结构120可以实现为在第二导电层112的底表面112b与电极元件108的顶表面108a之间延伸的多个柱。在其中第二柱结构120可以实现为多个柱的各种实施例中，柱120之间的间隔L2例如可以在从约I μ m到50 μ m的范围内，例如在从约I μ m到5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到10 μ m的范围内，例如在从约10 μ m到20 μ m的范围内，例如在从约20 μ m到25 μ m的范围内，例如在从约25 μ m到50 μ m的范围内。
[0081]根据各种实施例，第二柱结构120可以与第二导电层112 —体形成。
[0082]根据各种实施例，第二导电层112、第二柱结构120和电极元件108可以是由同一材料例如硅形成的一体结构。
[0083]根据各种实施例，第二导电层112、第二柱结构120和电极元件108均可以在传感器结构100的制造工艺期间的分立步骤中形成，并且都可以是不同的材料。
[0084]根据各种实施例，可以通过如图4至图17所示的示例性工艺来制造传感器结构100。传感器结构100的可分别包含压力波幅度感测结构和周围压力感测结构的部分可以通过图4至图17所示的示例性工艺来制造。根据各种实施例，能够感测入射压力波的幅度的传感器结构100的部分可以通过如图5至图10所示的示例性工艺来制造。能够感测周围压力的改变的传感器结构100的部分可以通过如图11至图17所示的示例性工艺来制造。
[0085]如图4A所示，该工艺可以包括提供衬底402以及在衬底402的表面上形成刻蚀停止层404。
[0086]根据各种实施例，衬底402可以包括或基本包括诸如硅之类的半导体材料。根据各种实施例，衬底402可以包括或基本包括给定应用所期望的半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。衬底402可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种电介质、金属和聚合物。根据各种实施例，衬底402可以包括或基本包括例如玻璃和/或各种聚合物。衬底402可以是绝缘体上硅(SOI)结构。根据各种实施例，衬底402可以是印刷电路板。
[0087]根据各种实施例，刻蚀停止层404可以是氧化层，例如氧化硅层。刻蚀停止层404可以包括或基本包括各种其它电介质，例如氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，刻蚀停止层404的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内。
[0088]如图4B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在刻蚀停止层404的表面之上形成第一传导层406。第一传导层406可以包括或基本包括已被掺杂使得导电的半导体材料，例如掺杂多晶硅层。根据各种实施例，第一传导层406可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第一传导层406可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种金属和聚合物。第一传导层406的厚度可以在例如从约10nm到约2 μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内，例如从约I μ m到约2 μ m的范围内。
[0089]如图4C所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第一传导层406的表面以及刻蚀停止层404的表面之上形成牺牲层408。根据各种实施例，牺牲层408和刻蚀停止层404可以基本密封第一传导层406。根据各种实施例，牺牲层408可以为氧化层，例如氧化硅层。牺牲层408可以包括或基本包括各种其它电介质，例如氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。牺牲层408和刻蚀停止层404可以包括或基本包括同一材料。根据各种实施例，牺牲层408的厚度可以在例如从约10nm到约5 μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内，例如从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如从约3 μ m到约5 μπι的范围内。
[0090]如图4D所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在牺牲层408的表面之上形成多层电极元件410。根据各种实施例，多层电极元件410可以包括第一传导层410a、隔离层410b和第二传导层410c。根据各种实施例，第一传导层410a和第二传导层410c可以包括或基本包括同一传导材料。根据各种实施例，第一传导层410a和第二传导层410c可以包括或基本包括不同的传导材料。
[0091]根据各种实施例，第一传导层410a可以包括或基本包括已被掺杂使得导电的半导体材料，例如掺杂多晶硅层。根据各种实施例，第一传导层410a可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第一传导层410a可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种金属和聚合物。第一传导层410a的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μπι的范围内。
[0092]根据各种实施例，隔离层410b可以包括或基本包括给定应用所期望的各种半导体材料，诸如氮化硅、二氧化硅、锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。隔离层410b的厚度可以在例如从约10nm到约Iym的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内。
[0093]根据各种实施例，第二传导层410c可以包括或基本包括已被掺杂使得导电的半导体材料，例如掺杂多晶硅层。根据各种实施例，第二传导层410c可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第二传导层410c可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种金属和聚合物。第二传导层410c的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μπι的范围内。
[0094]根据各种实施例，能够感测入射压力波的幅度的传感器结构100的部分可以通过下述以及如图5至图10所示的工艺来制造。
[0095]根据各种实施例，如图5Α所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括借助于各种刻蚀技术，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀等，来构造多层电极元件410。根据各种实施例，可以构造多层电极元件410，使得可以在多层电极元件410中形成至少一个空隙502，以便露出牺牲层408的至少部分。
[0096]如图5Β所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在多层电极元件410以及由于至少一个空隙502的形成而露出的牺牲层408的部分之上形成盖层504。盖层504可以是氧化层，例如氧化硅层。盖层504可以由各种电介质组成或可以包括各种电介质，例如氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃以及各种等离子体氧化物。盖层504、牺牲层408和刻蚀停止层404可以包括或基本包括同一材料。根据各种实施例，盖层504的厚度可以在例如从约10nm到约5 μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内，例如从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如从约3 μ m到约5 μ m的范围内。
[0097]根据各种实施例，如图6A所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成掩蔽 层602。根据各种实施例，掩蔽层602可以仅覆盖未布置于至少一个空隙502中和/或未布置于至少一个空隙502之上的盖层504的部分。掩蔽层602可以包括或基本包括例如光致抗蚀剂。
[0098]如图6B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括构造牺牲层408，使得可以去除布置于至少一个空隙502中和/或布置于至少一个空隙502之上的牺牲层408的部分。换言之，牺牲层408可以被构造成使得通过构造工艺露出第一传导层406。在构造工艺中可去除的牺牲层408的部分可以借助于各种技术来去除，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等。如图7A所示，根据各种实施例的传感器结构100的示例性制造工艺可以进一步包括去除掩蔽层602。
[0099]如图7B所示，根据各种实施例的传感器结构100的示例性制造工艺可以进一步包括形成第一柱结构702和第二传导层704。根据各种实施例，第一柱结构702可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。根据各种实施例，第一柱结构702可以由金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种组成或可以包括金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种。第一柱结构702可以被布置成将第一传导层406电親合到第二传导层704。根据各种实施例，第一柱结构702可以被布置成将第一传导层406与第二传导层704电隔离。根据各种实施例，第一柱结构702可以与第二传导层704 —体形成。根据各种实施例，第一柱结构702和第二传导层704可以在分立的工艺中形成。
[0100]如图8A和图8B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括去除盖层504的至少部分和牺牲层408的至少部分。可以从多层电极元件410周围去除牺牲层408的部分，使得多层电极元件410的至少部分可以变成悬置在第一传导层406的部分之上和/或上方。可以从第一柱结构702附近去除盖层504的至少部分，使得第一柱结构702的至少部分可以基本变成独立的。去除盖层504的至少部分可以使得第二传导层704的部分变成悬置在多层电极元件410的部分之上和/或上方。根据各种实施例，去除盖层504的至少部分可以限定由第一传导层406、第二传导层704、多层电极元件410、牺牲层408和盖层504封闭的第一腔室802。第一腔室802可以被第一柱结构702和多层电极元件410贯穿和/或至少部分地划分。
[0101]如图9A和图9B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第一传导层406、第二传导层704、多层电极元件410和第一柱结构702的至少部分之上形成金属层902。金属层902可以至少部分地密封多层电极元件410。根据各种实施例，金属层902可以形成在第一腔室802的表面的至少部分之上。金属层902可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0102]如图9B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成至少一个接触焊盘904。该至少一个接触焊盘904可以形成在第二传导层704的表面的至少部分之上。根据各种实施例，该至少一个接触焊盘904可以布置成使得它电耦合到第二传导层704。该至少一个接触焊盘904可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。根据各种实施例，可以借助于各种制造技术，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积、电镀、化学镀、分子束外延和给定应用可期望的各种其它制造技术，将至少一个接触焊盘904形成在第二传导层704的表面之上。
[0103]根据各种实施例，如图10所示，可以在衬底402中形成空腔1000。可以通过去除衬底402的部分，使得第一传导层406的部分可以变成跨空腔1000而悬置，由此形成空腔1000根据各种实施例，可以借助于各种技术来形成空腔1000，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀和各种研磨技术。根据各种实施例，可以跨越空腔1000的距离1002例如可以在从约0.5mm到约5mm的范围内，例如在从约0.5mm到约Imm的范围内，例如在从约Imm到约1.5mm的范围内，例如在从约1.5mm到约2mm的范围内，例如在从约2mm到约2.5mm的范围内，例如在从约2.5mm到约3mm的范围内，例如在从约3mm到约5mm的范围内。
[0104]根据各种实施例，可以通过遵循下述和如图11至图17所示的工艺来制造能够感测周围压力的改变的传感器结构100的部分。
[0105]根据各种实施例，如图1IA所示，可以在多层电极元件410中形成至少一个第二空隙1102，使得露出牺牲层408的至少部分。可以采用与上述用于在多层电极元件410中形成至少一个空隙502的相同工艺来形成该至少一个第二空隙1102。根据各种实施例，至少一个空隙502和至少一个第二空隙1102可以主要在其尺寸、形状和/或在传感器结构110上的相应位置方面不同。
[0106]根据各种实施例，如图1lB所示，上面详细描述的盖层504可以在由于至少一个第二空隙1102的形成而露出的牺牲层408的部分之上延伸。
[0107]根据各种实施例，如图12A所示，上面详细描述的掩蔽层602可以覆盖未布置在至少一个第二空隙1102中和/或未布置在至少一个第二空隙1102之上的盖层504的部分。
[0108]如图12B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括构造牺牲层408，使得可以去除布置在至少一个第二空隙1102中和/或布置在至少一个第二空隙1102之上的牺牲层408的部分。换言之，牺牲层408可以被构造成使得第一传导层406通过构造工艺而露出。可以在构造工艺中去除的牺牲层408的部分可以借助于各种技术被去除，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等。根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括去除掩蔽层602。
[0109]如图13A所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成第二柱结构1300。根据各种实施例，如图13A所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成第二柱结构1300。根据各种实施例，该第二柱结构1300可以与第二柱结构120基本相同并且可以借助于上面详细描述的工艺形成。根据各种实施例，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第二柱结构1300的至少部分之上形成第二传导层704。根据各种实施例，可以在第二传导层704中形成若干刻蚀孔704a。第二传导层704可以与第二导电层112基本相同并且可以通过上面详细描述的工艺来形成。
[0110]根据各种实施例，如图13B所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第二传导层704的至少部分之上形成掩蔽层1302。掩蔽层1302可以布置在第二传导层704的边缘部分处。掩蔽层1302可以布置在第二传导层704上，使得刻蚀孔704a不被掩蔽层1302覆盖。根据各种实施例，掩蔽层1302可以包括或基本包括例如光致抗蚀剂。
[0111]根据各种实施例，如图13B所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括构造牺牲层408和盖层504，使得第二传导层704的部分变成悬置在多层电极元件410的至少部分上方。构造牺牲层408和盖层504可以露出第一传导层406的至少部分。根据各种实施例，构造牺牲层408和盖层504可以使得多层电极元件410的部分变成悬置在第一传导层406上方。可悬置在第一传导层406上方的多层电极元件410的部分可以由牺牲层408的部分支撑。根据各种实施例，如图14A所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括去除掩蔽层1302。
[0112]根据各种实施例，如图14B所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第二传导层704的至少部分之上形成金属层1402。金属层1402可以布置在若干刻蚀孔704a的至少一个刻蚀孔中。根据各种实施例，将金属层1402布置在若干刻蚀孔704a的至少一个刻蚀孔中可以创建围绕多层电极元件410的部分的至少一个封闭腔室1404。金属层1402可以由各种金属组成或可以包括各种金属，例如铝、银、铜、镍和诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0113]根据各种实施例，如图15A所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成至少一个接触焊盘1502。该至少一个接触焊盘1502可以形成在第二传导层704的表面的至少部分之上。根据各种实施例，至少一个接触焊盘1502可以布置成使得它电耦合到第二传导层704。至少一个接触焊盘1502可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍和诸如铝银和镍铜之类的各种合金。根据各种实施例，至少一个接触焊盘1502可以借助于各种制造技术来形成在第二传导层704的表面之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积、电镀、化学镀、分子束外延和给定应用所期望的各种其它制造技术。
[0114]图15B示出如图4至图15A所示通过上述工艺制造的传感器结构100的根据各种实施例的顶视图。
[0115]根据各种实施例，如图4至图15A借助于上述工艺制造的传感器结构100可以如图16A和图16B所示那样实现。图16A和图16B所描绘的实施例与图4至图15A所描绘的实施例的不同之处主要在于，至少一个封闭腔室的容积可以通过用于形成至少一个封闭腔室1404的刻蚀工艺来限定。
[0116]根据各种实施例，如图4至图15A借助于上述工艺制造的传感器结构100可以如图17所示那样实现。图17所描绘的实施例可以包含相应的两个导电层1702和1708。导电层1702和1708可以通过柱结构1710彼此电隔离。柱结构1710可以布置成将导电层1702和1708机械接合。根据各种实施例，柱结构1710可以实现为多个柱结构。根据各种实施例，如图17所示的传感器结构100可以包括电极元件1706。电极元件1706可以布置在导电层1702和1708之间。根据各种实施例，电极元件1706可以通过隔离层1704固定在导电层1702和1708之间。隔离层1704可以至少部分地密封电极元件1706。根据各种实施例，柱结构1710与导电层1702和1708可以限定至少一个腔室1712。电极元件1706的至少部分可以由至少一个腔室1712所包含。
[0117]根据各种实施例，如图18所示，公开了传感器结构装置1810。传感器结构装置1810可以包括传感器结构100和可任选的处理电路132。传感器结构装置1810可以在诸如蜂窝电话1800之类的各种电子设备中实现。根据各种实施例，传感器结构100可以经由可任选的处理电路132将信息传送给蜂窝电话1800。根据各种实施例，传感器结构100可以被配置成向可任选的处理电路132传送至少第一信号1812和第二信号1814。第一信号1812可以由上述可包含压力波幅度感测结构的传感器结构100的部分来产生。第二信号1814可以由上述可包含周围压力感测结构的传感器结构100的部分来产生。根据各种实施例，可任选的处理电路132可以被配置成将第一信号1812传送给其它处理电路，诸如可以作为蜂窝电路1800的主处理芯片的微处理器1802。附加地，可任选的处理电路132可以类似地被配置成将第二信号1814传送给微处理器1802。此外，可任选的处理电路132可以被配置成分别将第一信号1812和第二信号1814 二者传送给微处理器1802。在各种实施例中，传感器结构装置1810可以被配置成向微处理器1802提供可以用于确定蜂窝电话1800的相对海拔高度的信号。可允许蜂窝电话1800确定其相对海拔高度的信号可以由可包含周围压力感测结构的传感器结构100的部分产生。
[0118]根据各种实施例，可任 选的处理电路132可以被配置成将信号的任意组合传送到给定应用所期望的各种附加处理设备。在各种实施例中，传感器结构装置1810可以在各种其它电子设备中实现，诸如全球定位系统(GPS)设备、用户识别模块(SIM)卡、数字图像捕获设备以及给定应用所期望的各种其它设备。
[0119]根据各种实施例，如图19A至图19C所示，公开了用于形成传感器结构的方法1900。该方法可以包括如1902所示的提供具有第一侧的支撑结构；如1904所示的在支撑结构的第一侧上形成第一导电层；如1906所示的在第一导电层之上布置电极元件；如1908所示的相对于第一导电层而在电极元件的相反侧上布置第二导电层；以及如1910所示，第一导电层的部分和第二导电层的部分可以被配置成形成第一腔室，其中第一腔室中的压力可以低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分可以被配置成形成第二腔室，其中第二腔室中的压力可以低于第二腔室外的压力。根据各种实施例，该方法可以进一步包括:如1912所示的在第一导电层的部分之上形成第一间隔层；如1914所示的在第二导电层的部分之上形成第二间隔层；如1916所示的在第一导电层和第二导电层之间的第一腔室中布置第一柱结构；如1918所示的在第一导电层和电极元件之间的第二腔室中布置第二柱结构；此外，如1920所示，第一间隔层可以布置成将第一导电层固定到电极元件并且第二间隔层可以布置成将第二导电层固定到电极元件；以及如1922所示，第一柱结构可以布置成将第一导电层电耦合到第二导电层并且第二柱结构可以布置成将第一导电层与电极元件电隔离。根据各种实施例，该方法可以进一步包括:如1924所示，在支撑结构中形成空腔；并且穿过第一导电层、第一间隔层、电极元件、第二间隔层和第二导电层而形成空隙；如1926所示，第一导电层的至少部分可以跨支撑结构中的空腔而悬置；以及如1928所示，空隙可以被配置成将传感器结构的包含第一腔室的部分与包含第二腔室的部分电隔离。根据各种实施例，提供传感器结构，其包括:具有第一侧的支撑结构；形成在支撑结构的第一侧上的第一导电层；布置在第一导电层之上的电极元件；以及相对于第一导电层布置在电极元件的相反侧上的第二导电层；其中第一导电层的部分和第二导电层的部分形成第一腔室，其中第一腔室中的压力低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分形成第二腔室，其中第二腔室中的压力低于第二腔室外的压力。
[0120]根据各种实施例，传感器结构可以进一步包括:第一间隔层，形成在第一导电层的部分之上；第二间隔层，形成在第二导电层的部分之上；第一柱结构，布置在第一导电层和第二导电层之间的第一腔室中；以及第二柱结构，布置在第一导电层和电极元件之间的第二腔室中。
[0121]根据各种实施例，电极元件可以至少部分地布置在第一腔室中。
[0122]根据各种实施例，第一腔室中的压力基本为真空压力，并且第二腔室中的压力基本为真空压力。
[0123]根据各种实施例，第一间隔层被布置成将第一导电层固定到电极元件，并且第二间隔层被布置成将第二导电层固定到电极元件。
[0124]根据各种实施例，第一柱结构被配置成将第一导电层电耦合到第二导电层。
[0125]根据各种实施例，第一柱结构贯穿第一腔室。
[0126]根据各种实施例，第二柱结构被配置成将第一导电层与电极元件电隔离。
[0127]根据各种实施例，第二柱结构贯穿第二腔室。
[0128]根据各种实施例，传感器结构可以进一步包括:空腔，形成在支撑结构中；以及空隙，穿过第一导电层、第一间隔层、电极元件、第二间隔层和第二导电层而形成。
[0129]根据各种实施例，第一导电层的至少部分跨支撑结构中的空腔而悬置。
[0130]根据各种实施例，空隙被配置成将传感器结构的包含第一腔室的部分与包含第二腔室的部分电隔离。
[0131]根据各种实施例，传感器结构可以实现为微机电系统。
[0132]根据各种实施例，公开一种传感器结构装置。传感器结构装置可以包括传感器结构以及电路，该传感器结构可以包括:支撑结构，具有第一侧；第一导电层，可以形成在支撑结构的第一侧上；电极元件，可以布置在第一导电层之上；以及第二导电层，可以相对于第一导电层布置在电极元件的相反侧上；其中第一导电层的部分和第二导电层的部分可以形成第一腔室，其中第一腔室中的压力可以低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分可以形成第二腔室，其中第二腔室中的压力低于第二腔室外的压力；该电路可以被配置成检测由于第一腔室的变形所产生的信号和由于第二腔室的变形所产生的信号中的至少一个信号。
[0133]根据各种实施例，公开了一种芯片。该芯片可以包括:压力传感器和麦克风，其中压力传感器和麦克风具有芯片的衬底的至少一个公共层。在各种实施例中，麦克风和压力传感器可以共享在芯片的衬底中单片形成的至少一个层。
[0134]根据各种实施例，公开了一种电子设备。该电子设备可以包括:第一芯片。第一芯片可以包括压力传感器、麦克风和被配置成处理由压力传感器或麦克风中的至少一个提供的至少一个信号的电路。根据各种实施例，该电子设备可以被配置为通信设备。在各种实施例中，该电子设备可以进一步包括第二芯片，该第二芯片被配置成接收来自电路的至少一个信号。根据各种实施例，第二芯片可以实现为信号处理设备。根据各种实施例，第二芯片可以实现为用户识别模块(SIM)。在各种实施例中，第二芯片可以实现在诸如蜂窝电话之类的各种电子设备中。根据各种实施例，第二芯片可以实现为给定应用所期望的任意电子设备，并且/或者可以集成到给定应用所期望的任意电子设备中。
[0135]根据各种实施例，一种用于形成传感器结构的方法可以包括:提供具有第一侧的支撑结构；在第一侧上形成第一导电层；在第一导电层之上布置电极元件；相对于第一导电层在电极元件的相反侧上布置第二导电层；其中第一导电层的部分和第二导电层的部分被配置成形成第一腔室，其中第一腔室中的压力低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分被配置成形成第二腔室，其中第二腔室中的压力低于第二腔室外的压力。
[0136]根据各种实施例，该方法可以进一步包括:在第一导电层的部分之上形成第一间隔层；在第二导电层的部分之上形成第二间隔层；在第一导电层和第二导电层之间的第一腔室中布置第一柱结构；以及在第一导电层和电极元件之间的第二腔室中布置第二柱结构。
[0137]根据各种实施例，第一间隔层布置成将第一导电层固定到电极元件并且第二间隔层布置成将第二导电层固定到电极元件。
[0138]根据各种实施例，第一柱结构布置成将第一导电层电耦合到第二导电层并且第二柱结构布置成将第一导电层与电极元件电隔离。
[0139]根据各种实施例，该方法可以进一步包括:在支撑结构中形成空腔；以及穿过第一导电层、第一间隔层、电极元件、第二间隔层和第二导电层而形成空隙。
[0140]根据各种实施例，第一导电层的至少部分跨支撑结构中的空腔而悬置。
[0141]根据各种实施例，空隙被配置成将传感器结构的包含第一腔室的部分与包含第二腔室的部分电隔离。
[0142]尽管已经参照特定实施例具体地示出和描述了本公开，但本领域技术人员应理解到的是，可以在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下进行形式和细节上的各种变化。因而本公开的范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求的等同方案的含义和范围内的所有变化。
【主权项】
1.一种传感器结构，包括: 支撑结构，具有第一侧； 第一导电层，形成在所述支撑结构的所述第一侧上； 电极元件，布置在所述第一导电层之上；以及 第二导电层，相对于所述第一导电层布置在所述电极元件的相反侧上； 其中所述第一导电层的部分和所述第二导电层的部分形成第一腔室，其中所述第一腔室中的压力低于所述第一腔室外的压力，并且所述第一导电层的另一部分和所述电极元件的部分形成第二腔室，其中所述第二腔室中的压力低于所述第二腔室外的压力。2.根据权利要求1所述的传感器结构，还包括: 第一间隔层，形成在所述第一导电层的部分之上； 第二间隔层，形成在所述第二导电层的部分之上； 第一柱结构，布置在所述第一导电层和所述第二导电层之间的所述第一腔室中；以及 第二柱结构，布置在所述第一导电层和所述电极元件之间的所述第二腔室中。3.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述电极元件至少部分地布置在所述第一腔室中。4.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一腔室中的压力基本为真空压力，并且所述第二腔室中的压力基本为真空压力。5.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一间隔层被布置成将所述第一导电层固定到所述电极元件，并且所述第二间隔层被布置成将所述第二导电层固定到所述电极元件。6.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一柱结构被配置成将所述第一导电层电耦合到所述第二导电层。7.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一柱结构贯穿所述第一腔室。8.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第二柱结构被配置成将所述第一导电层与所述电极元件电隔离。9.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第二柱结构贯穿所述第二腔室。10.根据权利要求2所述的传感器结构，还包括: 空腔，形成在所述支撑结构中；以及 空隙，穿过所述第一导电层、所述第一间隔层、所述电极元件、所述第二间隔层和所述第二导电层而形成。11.根据权利要求10所述的传感器结构， 其中所述第一导电层的至少一部分跨所述支撑结构中的所述空腔而悬置。12.根据权利要求10所述的传感器结构， 其中所述空隙被配置成将所述传感器结构的包含所述第一腔室的部分与包含所述第二腔室的部分电隔离。13.根据权利要求1所述的传感器结构， 其中所述传感器结构包括微机电系统。14.一种传感器结构装置，包括: 传感器结构，包括: 支撑结构，具有第一侧； 第一导电层，形成在所述支撑结构的所述第一侧上； 电极元件，布置在所述第一导电层之上；以及 第二导电层，相对于所述第一导电层布置在所述电极元件的相反侧上； 其中所述第一导电层的部分和所述第二导电层的部分形成第一腔室，其中所述第一腔室中的压力低于所述第一腔室外的压力，并且所述第一导电层的另一部分和所述电极元件的部分形成第二腔室，其中所述第二腔室中的压力低于所述第二腔室外的压力；以及 电路，被配置成检测由于所述第一腔室的变形所产生的信号和由于所述第二腔室的变形所产生的信号中的至少一个信号。15.—种芯片，包括: 压力传感器；以及 麦克风； 其中所述压力传感器和所述麦克风具有所述芯片的衬底的至少一个公共层。16.—种电子设备，包括: 第一芯片，所述第一芯片包括: 压力传感器； 麦克风；以及 电路，被配置成处理由所述压力传感器或所述麦克风中的至少一个提供的至少一个信号。17.根据权利要求16所述的电子设备，还包括: 第二芯片，被配置成处理从所述电路接收到的所述至少一个信号。18.根据权利要求17所述的电子设备， 其中所述第二芯片包括信号处理设备。19.根据权利要求17所述的电子设备， 其中所述第二芯片包括用户识别模块。20.根据权利要求17所述的电子设备， 被配置为通信设备。
【专利摘要】本公开涉及用于感测压力波和周围压力的传感器结构。在各种实施例中，提供一种传感器结构。该传感器结构可以包括：第一传导层；电极元件；以及第二传导层，相对于第一传导层布置在电极元件的相反侧上。第一传导层和第二传导层可以形成腔室。腔室中的压力可以低于腔室外的压力。
【IPC分类】G01L9/00, G01L1/00
【公开号】CN104897314
【申请号】CN201510098346
【发明人】A·德厄, R·黑尔姆
【申请人】英飞凌科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】DE102015103059A1, US20150251899
【技术领域】
[0001]各种实施例总地涉及用于感测压力波和周围压力的传感器结构。该传感器结构能够感测周围压力的改变以及可能影响传感器结构的压力波的幅度。
【背景技术】
[0002]许多电子设备使用各种各样的传感器，例如加速度计、陀螺仪、磁场传感器、麦克风和压力传感器。这些传感器中的许多传感器可以集成到单一传感器封装体中。这些传感器封装体典型地包括形成在传感器之上的保护性树脂或环氧树脂层，以提供增加的对各种环境因素的抵抗性和耐用性。然而，为了正确运作，一些传感器不能通过保护层来密封，例如麦克风和压力传感器。典型的麦克风具有暴露于入射压力波的隔膜(diaphragm)。这些压力波使得隔膜变形，并且该变形由各种换能机制检测到并转换成可测量的电信号。在微机电系统(MEMS)的麦克风中，常规的换能机制可以包括压电、压阻、光学和电容性机制。许多MEMS压力传感器类似地采用这些类型的换能机制来感测周围压力的改变。
【发明内容】
[0003]在各种实施例中，提供一种传感器结构。该传感器结构可以包括:第一传导层；电极元件；以及相对于所述第一传导层布置在所述电极元件的相反侧上的第二传导层。第一传导层和第二传导层可以形成腔室。腔室中的压力可以小于腔室外的压力。
【附图说明】
[0004]在附图中，贯穿不同的视图，类似的参考标号通常指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是通常强调图示本公开的原理。在以下描述中，参照以下附图描述本公开的各种实施例，其中:
[0005]图1A示出根据各种实施例的传感器结构的透视横截面图，该传感器结构具有用于感测周围压力的改变的区域和用于感测入射压力波的幅度的区域；
[0006]图1B和图1C示出可以在图1A的传感器结构中实施的用于感测入射压力波的幅度的单独腔室的透视横截面高度抽象视图；
[0007]图2示出可以用于感测周围压力的改变的图1A的传感器结构的一部分的各种潜在方面；
[0008]图3A和图3B以图表图示针对不同厚度和侧边长度的无应力多晶硅隔膜的单位平方区段的Ibar (I巴)压力(周围压力)下的薄膜(membrane)变形的计算结果；
[0009]图4A至图4D以图表图示根据各种实施例的用于形成图2的传感器结构的示例性方法；
[0010]图5A和图5B图示用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在其它步骤；
[0011]图6A和图6B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的附加的潜在构造步骤；
[0012]图7A和图7B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的其它构造和/或层沉积步骤；
[0013]图8A和图SB图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0014]图9A和图9B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在金属化步骤；
[0015]图10图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0016]图1lA和图1lB图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0017]图12A和图12B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0018]图13A和图13B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0019]图14A和图14B图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0020]图15A和图15B进一步图示在用于形成图2的传感器结构的示例性方法中的潜在构造步骤；
[0021]图16A和图16B示出图4至图15所示的传感器结构的潜在实施例的横截面图和顶部透视图；
[0022]图17示出图4至图15所示的传感器结构的潜在实施例的横截面图；
[0023]图18示出根据各种实施例的集成到蜂窝电话设备中的图1A的传感器结构的框图表不;
[0024]图19A至图19C以流程图形式图示可以实现制造图1至图17所示传感器结构的各种方法。
【具体实施方式】
[0025]以下详细描述参考附图，附图通过图示的方式示出了可以实施本公开的特定细节和实施例。
[0026]这里使用用语“示例性”来意指“用作示例、实例或图示”。这里描述为“示例性”的任意实施例或设计并不一定被理解为相对其他实施例或设计是优选或有利的。
[0027]关于形成在侧面或表面“之上”的沉积材料而使用的用语“之上”这里可以用来意指:可以“直接在所暗示的侧面或表面上”形成沉积材料，例如与所暗示的侧面或表面直接接触地形成沉积材料。关于形成在侧面或表面“之上”的沉积材料而使用的用语“之上”这里可以用来意指:可以在一个或多个附加层布置在所暗示的侧面或表面与沉积材料之间的情况下，“间接地在所暗示的侧面或表面上”形成沉积材料。
[0028]在各种实施例中，隔膜可以包括平板或薄膜。平板可以理解为处于压力下的隔膜。此外，薄膜可以理解为处于张力下的隔膜。尽管下面将参照薄膜更具体地描述各种实施例，但可以备选地提供有平板或者总地提供有隔膜。
[0029]根据各种实施例，提供传感器结构100。如图1A所示，传感器结构100可以包括支撑结构102，该支撑结构102具有第一导电层104、电极元件108和第二导电层112，该第一导电层104形成在支撑结构102的表面上，该第二导电层112相对于第一导电层104布置在电极元件108的相反侧上。
[0030]根据各种实施例，传感器结构100可以进一步包括被配置为形成第一腔室114的第一导电层104的部分和第二导电层112的部分。第一腔室114中的压力可以低于第一腔室114外的压力。第一腔室114中的压力可以在约0.5mbar (毫巴)到约1mbar的范围内，例如在约0.5mbar到约Imbar的范围内，例如在约Imbar到约1.5mbar的范围内，例如在约2mbar到约2.5mbar的范围内，例如在约2.5mbar到约3mbar的范围内，例如在约3mbar到约5mbar的范围内，例如在约5mbar到约1mbar的范围内。
[0031]根据各种实施例，第二导电层112的另一部分和电极元件108的部分可以形成第二腔室116，并且第二腔室116中的压力可以低于第二腔室116外的压力。第二腔室116中的压力可以在约0.5mbar到约1mbar的范围内，例如在约0.5mbar到约Imbar的范围内，例如在约Imbar到约1.5mbar的范围内，例如在约2mbar到约2.5mbar的范围内，例如在约2.5mbar到约3mbar的范围内，例如在约3mbar到约5mbar的范围内，例如在约5mbar到约1mbar的范围内。
[0032]根据各种实施例，传感器结构100可以进一步包括第一柱结构118，该第一柱结构118布置在第一导电层104与第二导电层112之间的第一腔室114中。传感器结构100也可以包括第二柱结构120，该第二柱结构120布置在第二导电层112与电极元件108之间的第二腔室116中。
[0033]根据各种实施例，传感器结构100可以包括形成在支撑结构102中的空腔122。空腔122可以布置在支撑结构102中，使得第一导电层104的一部分可以跨空腔122悬置。
[0034]根据各种实施例，传感器结构100可以包括穿过第一导电层104、第一间隔层106、电极元件108、第二间隔层110和第二导电层112的部分而形成的空隙124。根据各种实施例，空隙124可以穿过第一导电层104、第一间隔层106、电极元件108和第二间隔层110的部分来形成，而不延伸穿过第二导电层112。空隙124可以布置成使得传感器结构的可以包含第一腔室114的部分和传感器结构100的可以包含第二腔室116的部分可以彼此电隔离。
[0035]图1B和图1C示出第一腔室114的截面的孤立视图，其中根据各种实施例，入射在第二导电层112上的声波110可以引起腔室相对于电极元件108变形。由于第一腔室114可由于声波110而变形，所以第二导电层112可以在基本朝向电极元件108的方向上变形，而第一导电层104可以同时在与第二导电层基本相同的方向上变形并因此可以远离电极元件108而移动。由于第一导电层104可以通过第一柱结构118被固定到第二导电层112，所以第一导电层104和第二导电层112的变形的幅度可以基本相等。
[0036]根据各种实施例，可以通过第一导电层104和第二导电层112的移动而产生信号。这些信号然后可以通过诸如可任选的处理电路132之类的一个或多个处理电路进行比较并转换成可期望用于给定应用的可用信息，例如感测压力的改变，例如检测入射在第一导电层104和第二导电层112上的压力波的幅度。根据各种实施例，第一导电层104和第二导电层112之间的距离的改变可以引起在第一导电层104和第二导电层112之间产生的电容的改变。根据各种实施例，该电容的改变可以通过诸如可任选的电路132之类的一个或多个处理电路来检测。
[0037]根据各种实施例，支撑结构102可以为半导体衬底，诸如硅衬底。根据各种实施例，支撑结构102可以包括或基本包括给定应用可以期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。支撑结构102可以包括或基本包括给定应用可期望的其它材料或材料组合，例如各种电介质、金属和聚合物。根据各种实施例，支撑结构102可以包括或基本包括例如玻璃和/或各种聚合物。支撑结构102可以为绝缘体上硅(SOI)结构。根据各种实施例，支撑结构102可以为印刷电路板。
[0038]根据各种实施例，空腔122可以借助于各种技术形成在支撑结构120中，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等。
[0039]根据各种实施例，空腔122的形状可以为方形或基本方形。空腔122的形状可以为矩形或基本矩形。根据各种实施例，空腔122的形状可以为圆形或基本圆形。空腔122的形状可以为椭圆形或基本椭圆形。根据各种实施例，空腔122的形状可以为三角形或基本三角形。空腔122可以为十字形或基本十字形。根据各种实施例，空腔122可以形成为可以期望用于给定应用的任意形状。根据各种实施例，跨空腔122的距离126可以例如在从约0.5mm到约5mm的范围内，例如在从约0.5mm到约Imm的范围内，例如在从约Imm到约
1.5mm的范围内，例如在从约1.5mm到约2mm的范围内，例如在从约2mm到约2.5mm的范围内，例如在从约2.5mm到约3mm的范围内，例如在从约3mm到约5mm的范围内。
[0040]根据各种实施例，第一导电层104可以借助于各种制造技术形成在支撑结构102的顶表面102a之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延。
[0041]根据各种实施例，第一导电层104可以具有厚度Tl，该厚度Tl例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内。
[0042]根据各种实施例，第一导电层104可以包括或基本包括诸如硅的半导体材料。根据各种实施例，第一导电层104可以包括或者基本包括给定应用所期望的其他半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/化合物半导体(例如诸如砷化镓或磷化铟之类II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第一导电层10 4可以包括或基本包括以下中的至少一项:金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。根据各种实施例，第一导电层104可以实现为薄膜结构。根据各种实施例，第一导电层104可以实现为隔膜结构。
[0043]根据各种实施例，第一间隔层106可以借助于各种制造技术被形成在第一导电层104的顶表面104a的至少部分之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延。根据各种实施例，第一间隔层106的至少部分可以布置在电极元件108的底表面108b与第一导电层104的顶表面104a之间。
[0044]根据各种实施例，第一间隔层106可以包括或基本包括各种电介质，诸如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，第一间隔层106的厚度可以例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约Iym到约3 μπι的范围内，例如在从约3 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μ m的范围内。
[0045]根据各种实施例，第二间隔层110可以借助于各种制造技术被形成在电极元件108的顶表面108a的至少部分之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延。根据各种实施例，第二间隔层110的至少部分可以布置在电极元件108的顶表面108a与第二导电层112的底表面112b之间。
[0046]根据各种实施例，第二间隔层110可以包括或基本包括各种电介质，诸如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，第二间隔层110的厚度可以例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约Iym到约3 μπι的范围内，例如在从约3 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μ m的范围内。
[0047]根据各种实施例，第一间隔层106和第二间隔层110可以由相同材料组成。
[0048]根据各种实施例，第二导电层112可以具有厚度T2，厚度T2例如在从约300nm到约10 μ m的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内。
[0049]根据各种实施例，第二导电层112可以包括或基本包括诸如硅的半导体材料。根据各种实施例，第二导电层112可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第二导电层112可以包括或基本包括以下中的至少一项:金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料。根据各种实施例，第二导电层112可以实现为薄膜结构。根据各种实施例，第二导电层112可以实现为隔膜结构。
[0050]根据各种实施例，第一导电层104、电极元件108、第二导电层112以及间隔层106和110可以布置成叠置结构。第一导电层104、电极元件108、第二导电层112以及间隔层106和110可以实现为层叠结构类型。
[0051]根据各种实施例，如图1B所示，电极元件108可以包括第一传导元件108c、电隔离元件108d和第二传导元件108e。根据各种实施例，第一传导元件108c和第二传导元件1Se可以包括或基本包括相同的传导材料。根据各种实施例，第一传导元件108c和第二传导元件1Se可以包括或基本包括不同的传导材料。
[0052]根据各种实施例，电极元件108的第一传导元件108c可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0053]根据各种实施例，电极元件108的第一传导元件108c可以包括或基本包括各种半导体材料，这些半导体材料可以被掺杂使得它们是导电的，例如被重掺杂有硼、磷或砷的多晶娃层。
[0054]根据各种实施例，电极元件108的第一传导元件108c可以具有范围从约500nm到约5 μ m的厚度，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约4 μ m的范围内，例如在从约4 μ m到约5 μ m的范围内。
[0055]根据各种实施例，电极元件108的电隔离元件108d可以包括或基本包括各种介电材料，诸如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，电隔离元件108d可以包括或基本包括给定应用所期望的各种半导体材料，诸如二氧化娃、锗、锗娃、碳化娃、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。电隔离元件1Sd的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如在从约10nm到约200nm的范围内，例如在从约200nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内。
[0056]根据各种实施例，电极元件108的第二传导元件108e可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0057]根据各种实施例，电极元件108的第二传导元件108e可以包括或基本包括可以被掺杂使得它们导电的各种半导体材料，例如重掺杂有硼、磷或砷的多晶硅层。
[0058]根据各种实施例，电极元件108的第二传导元件108e的厚度可以在从约500nm到约5 μ m的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约4 μ m的范围内，例如在从约4 μ m到约5 μ m的范围内。
[0059]根据各种实施例，可以将电极元件108的顶表面108a与第二导电层112的底表面112b之间的距离定义为第一感测间隙SI。
[0060]根据各种实施例，第一感测间隙SI可以在例如从约300nm到约10 μπι的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μπι的范围内。
[0061]根据各种实施例，可以将电极元件108的底表面108b与第一导电层104的顶表面104a之间的距离定义为第二感测间隙S2。
[0062]根据各种实施例，第二感测间隙S2可以在例如从约300nm到约10 μπι的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μ m的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μπι的范围内。
[0063]根据各种实施例，第一柱结构118可以布置在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间。
[0064]根据各种实施例，可以通过各种制造技术，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延，将第一柱结构118形成在第一导电层104的顶表面104a之上。
[0065]根据各种实施例，可以将第一柱结构118布置在第二导电层112的底表面112b和第一导电层104的顶表面104a之间，以将第二导电层112电耦合到第一导电层104。
[0066]根据各种实施例，可以将第一柱结构118布置在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间，以将第二导电层112与第一导电层104电隔离。
[0067]根据各种实施例，如图1B所示，第一柱结构118可以具有高度Hl，高度Hl例如在从约I μπι约10 μm的范围内，例如在从约I μπι约2 μm的范围内，例如在从约2 μπι约2.5 μ m的范围内，例如在从约2.5 μ m约5 μ m的范围内，例如在从约5μηι约7μηι的范围内，例如在从约7 ym约1ym的范围内。根据各种实施例，第一柱结构118的厚度T3例如可以在从约300nm约10 μπι的范围内，例如在从约300nm约400nm的范围内，例如在从约400nm约500nm的范围内，例如在从约500nm约I μ m的范围内，例如在从约I μ m约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m约10 μ m的范围内。
[0068]根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括诸如硅之类的半导体材料。根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括金属、电介质材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种。
[0069]根据各种实施例，如图1A至图1C所示，第一柱结构118可以实现为在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间延伸的支撑结构。第一柱结构118可以实现为在第二导电层112的底表面112b与第一导电层104的顶表面104a之间延伸的多个柱。根据其中第一柱结构118可以实现为多个柱118的各种实施例，各个柱中的每一个可以是能够支撑第二传导层的部分的支撑结构。根据各种实施例，第一柱结构118不接触和/或触及电极元件108，但经由可以形成在电极元件108中的开口或孔130而穿过电极元件108。
[0070]根据各种实施例，在第一柱结构118可以实现为多个柱的情况下，如图1A至图1C所示，柱118之间的间隔LI例如可以在从约I μπι到约50 μπι的范围内，例如在从约I μπι到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内，例如在从约10 μ m到约20 μ m的范围内，例如在从约20 μ m到约25 μ m的范围内，例如在从约25 μ m到约50 μ m的范围内。
[0071]根据各种实施例，第一柱结构118可以分别与第一导电层104和第二导电层112一体形成。
[0072]根据各种实施例，第一导电层104、第二导电层112和第一柱结构118可以是由同一材料例如娃形成的一体结构。
[0073]根据各种实施例，第一导电层104、第二导电层112和第一柱结构118均可以在传感器结构100的制造工艺期间的分立步骤中形成。
[0074]根据各种实施例，第一柱结构118可以包括或基本包括分别与第一导电层104和第二导电层112的材料不同的材料。
[0075]根据各种实施例，如图1C所示，电极元件108可以包括可任选的密封层132，以防止第一导电层104和/或第二导电层112与电极元件108进行物理接触。密封层132可以包括或基本包括各种电介质，诸如各种介电材料，例如氧化硅、氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃以及各种等离子体氧化物。根据各种实施例，密封层132可以包括或基本包括给定应用所期望的各种半导体材料，诸如二氧化硅、锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓 锌或者其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。
[0076]根据各种实施例，如图2所示，空隙124可以布置在传感器结构100中，使得空隙124至少部分地将传感器结构100的可包含第一腔室114的部分与传感器结构100的可包含第二腔室116的部分隔开。跨空隙124的距离202可以在例如从约I μπι到约10 μπι的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约10 μπι的范围内。可以借助于各种技术，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等，将空隙124形成在传感器结构100中。
[0077]根据各种实施例，第二柱结构120可以布置在第二导电层112的部分与电极元件108的部分之间的第二腔室116中。根据各种实施例，可以通过各种制造技术，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积和分子束外延，将第二柱结构120形成在电极元件108的顶表面108a之上。根据各种实施例，第二柱结构120可以布置在第二导电层112的底表面112b与电极元件108的顶表面108a之间，以将第二导电层112电耦合到电极元件108。根据各种实施例，第二柱结构120可以布置在第二导电层112的底表面112b与电极元件108的顶表面108a之间，以将第二导电层112与电极元件108的顶表面108a电隔离。
[0078]根据各种实施例，如图2所示，第二柱结构120可以具有高度H2，高度H2例如在从约I μ m到约10 μ m的范围内，例如在从约I μ m到约2 μ m的范围内，例如在从约2 μ m到约
2.5 μπι的范围内，例如在从约2.5 μπι到约5 μπι的范围内，例如在从约5 μπι到约7 μπι的范围内，例如在从约7 ym到约1ym的范围内。根据各种实施例，第二柱结构120的厚度T3例如可以在从约300nm到约10 μπι的范围内，例如在从约300nm到约400nm的范围内，例如在从约400nm到约500nm的范围内，例如在从约500nm到约I μπι的范围内，例如在从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如在从约3 μ m到约5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到约10 μ m的范围内。
[0079]根据各种实施例，第二柱结构120可以包括或基本包括诸如硅之类的半导体材料。第二柱结构120可以包括或基本包括给定应用所期望的半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。根据各种实施例，第二柱结构120可以包括或基本包括金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种。
[0080]根据各种实施例，第二柱结构120可以实现为在第二导电层112的底表面112b与电极元件108的顶表面108a之间延伸的多个柱。在其中第二柱结构120可以实现为多个柱的各种实施例中，柱120之间的间隔L2例如可以在从约I μ m到50 μ m的范围内，例如在从约I μ m到5 μ m的范围内，例如在从约5 μ m到10 μ m的范围内，例如在从约10 μ m到20 μ m的范围内，例如在从约20 μ m到25 μ m的范围内，例如在从约25 μ m到50 μ m的范围内。
[0081]根据各种实施例，第二柱结构120可以与第二导电层112 —体形成。
[0082]根据各种实施例，第二导电层112、第二柱结构120和电极元件108可以是由同一材料例如硅形成的一体结构。
[0083]根据各种实施例，第二导电层112、第二柱结构120和电极元件108均可以在传感器结构100的制造工艺期间的分立步骤中形成，并且都可以是不同的材料。
[0084]根据各种实施例，可以通过如图4至图17所示的示例性工艺来制造传感器结构100。传感器结构100的可分别包含压力波幅度感测结构和周围压力感测结构的部分可以通过图4至图17所示的示例性工艺来制造。根据各种实施例，能够感测入射压力波的幅度的传感器结构100的部分可以通过如图5至图10所示的示例性工艺来制造。能够感测周围压力的改变的传感器结构100的部分可以通过如图11至图17所示的示例性工艺来制造。
[0085]如图4A所示，该工艺可以包括提供衬底402以及在衬底402的表面上形成刻蚀停止层404。
[0086]根据各种实施例，衬底402可以包括或基本包括诸如硅之类的半导体材料。根据各种实施例，衬底402可以包括或基本包括给定应用所期望的半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。衬底402可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种电介质、金属和聚合物。根据各种实施例，衬底402可以包括或基本包括例如玻璃和/或各种聚合物。衬底402可以是绝缘体上硅(SOI)结构。根据各种实施例，衬底402可以是印刷电路板。
[0087]根据各种实施例，刻蚀停止层404可以是氧化层，例如氧化硅层。刻蚀停止层404可以包括或基本包括各种其它电介质，例如氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。根据各种实施例，刻蚀停止层404的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内。
[0088]如图4B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在刻蚀停止层404的表面之上形成第一传导层406。第一传导层406可以包括或基本包括已被掺杂使得导电的半导体材料，例如掺杂多晶硅层。根据各种实施例，第一传导层406可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第一传导层406可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种金属和聚合物。第一传导层406的厚度可以在例如从约10nm到约2 μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内，例如从约I μ m到约2 μ m的范围内。
[0089]如图4C所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第一传导层406的表面以及刻蚀停止层404的表面之上形成牺牲层408。根据各种实施例，牺牲层408和刻蚀停止层404可以基本密封第一传导层406。根据各种实施例，牺牲层408可以为氧化层，例如氧化硅层。牺牲层408可以包括或基本包括各种其它电介质，例如氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃和各种等离子体氧化物。牺牲层408和刻蚀停止层404可以包括或基本包括同一材料。根据各种实施例，牺牲层408的厚度可以在例如从约10nm到约5 μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内，例如从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如从约3 μ m到约5 μπι的范围内。
[0090]如图4D所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在牺牲层408的表面之上形成多层电极元件410。根据各种实施例，多层电极元件410可以包括第一传导层410a、隔离层410b和第二传导层410c。根据各种实施例，第一传导层410a和第二传导层410c可以包括或基本包括同一传导材料。根据各种实施例，第一传导层410a和第二传导层410c可以包括或基本包括不同的传导材料。
[0091]根据各种实施例，第一传导层410a可以包括或基本包括已被掺杂使得导电的半导体材料，例如掺杂多晶硅层。根据各种实施例，第一传导层410a可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第一传导层410a可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种金属和聚合物。第一传导层410a的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μπι的范围内。
[0092]根据各种实施例，隔离层410b可以包括或基本包括给定应用所期望的各种半导体材料，诸如氮化硅、二氧化硅、锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。隔离层410b的厚度可以在例如从约10nm到约Iym的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内。
[0093]根据各种实施例，第二传导层410c可以包括或基本包括已被掺杂使得导电的半导体材料，例如掺杂多晶硅层。根据各种实施例，第二传导层410c可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。第二传导层410c可以包括或基本包括给定应用所期望的其它材料或材料组合，例如各种金属和聚合物。第二传导层410c的厚度可以在例如从约10nm到约I μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μπι的范围内。
[0094]根据各种实施例，能够感测入射压力波的幅度的传感器结构100的部分可以通过下述以及如图5至图10所示的工艺来制造。
[0095]根据各种实施例，如图5Α所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括借助于各种刻蚀技术，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀等，来构造多层电极元件410。根据各种实施例，可以构造多层电极元件410，使得可以在多层电极元件410中形成至少一个空隙502，以便露出牺牲层408的至少部分。
[0096]如图5Β所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在多层电极元件410以及由于至少一个空隙502的形成而露出的牺牲层408的部分之上形成盖层504。盖层504可以是氧化层，例如氧化硅层。盖层504可以由各种电介质组成或可以包括各种电介质，例如氮化硅、原硅酸四乙酯、硼磷硅玻璃以及各种等离子体氧化物。盖层504、牺牲层408和刻蚀停止层404可以包括或基本包括同一材料。根据各种实施例，盖层504的厚度可以在例如从约10nm到约5 μπι的范围内，例如从约10nm到约200nm的范围内，例如从约200nm到约500nm的范围内，例如从约500nm到约I μ m的范围内，例如从约I μ m到约3 μ m的范围内，例如从约3 μ m到约5 μ m的范围内。
[0097]根据各种实施例，如图6A所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成掩蔽 层602。根据各种实施例，掩蔽层602可以仅覆盖未布置于至少一个空隙502中和/或未布置于至少一个空隙502之上的盖层504的部分。掩蔽层602可以包括或基本包括例如光致抗蚀剂。
[0098]如图6B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括构造牺牲层408，使得可以去除布置于至少一个空隙502中和/或布置于至少一个空隙502之上的牺牲层408的部分。换言之，牺牲层408可以被构造成使得通过构造工艺露出第一传导层406。在构造工艺中可去除的牺牲层408的部分可以借助于各种技术来去除，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等。如图7A所示，根据各种实施例的传感器结构100的示例性制造工艺可以进一步包括去除掩蔽层602。
[0099]如图7B所示，根据各种实施例的传感器结构100的示例性制造工艺可以进一步包括形成第一柱结构702和第二传导层704。根据各种实施例，第一柱结构702可以包括或基本包括给定应用所期望的其它半导体材料，诸如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或其它元素和/或化合物半导体(例如，诸如砷化镓或磷化铟之类的II1-V化合物半导体，或者I1-VI化合物半导体或三元化合物半导体或四元化合物半导体)。根据各种实施例，第一柱结构702可以由金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种组成或可以包括金属、介电材料、压电材料、压阻材料和铁电材料中的至少一种。第一柱结构702可以被布置成将第一传导层406电親合到第二传导层704。根据各种实施例，第一柱结构702可以被布置成将第一传导层406与第二传导层704电隔离。根据各种实施例，第一柱结构702可以与第二传导层704 —体形成。根据各种实施例，第一柱结构702和第二传导层704可以在分立的工艺中形成。
[0100]如图8A和图8B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括去除盖层504的至少部分和牺牲层408的至少部分。可以从多层电极元件410周围去除牺牲层408的部分，使得多层电极元件410的至少部分可以变成悬置在第一传导层406的部分之上和/或上方。可以从第一柱结构702附近去除盖层504的至少部分，使得第一柱结构702的至少部分可以基本变成独立的。去除盖层504的至少部分可以使得第二传导层704的部分变成悬置在多层电极元件410的部分之上和/或上方。根据各种实施例，去除盖层504的至少部分可以限定由第一传导层406、第二传导层704、多层电极元件410、牺牲层408和盖层504封闭的第一腔室802。第一腔室802可以被第一柱结构702和多层电极元件410贯穿和/或至少部分地划分。
[0101]如图9A和图9B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第一传导层406、第二传导层704、多层电极元件410和第一柱结构702的至少部分之上形成金属层902。金属层902可以至少部分地密封多层电极元件410。根据各种实施例，金属层902可以形成在第一腔室802的表面的至少部分之上。金属层902可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0102]如图9B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成至少一个接触焊盘904。该至少一个接触焊盘904可以形成在第二传导层704的表面的至少部分之上。根据各种实施例，该至少一个接触焊盘904可以布置成使得它电耦合到第二传导层704。该至少一个接触焊盘904可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍以及诸如铝银和镍铜之类的各种合金。根据各种实施例，可以借助于各种制造技术，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积、电镀、化学镀、分子束外延和给定应用可期望的各种其它制造技术，将至少一个接触焊盘904形成在第二传导层704的表面之上。
[0103]根据各种实施例，如图10所示，可以在衬底402中形成空腔1000。可以通过去除衬底402的部分，使得第一传导层406的部分可以变成跨空腔1000而悬置，由此形成空腔1000根据各种实施例，可以借助于各种技术来形成空腔1000，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀和各种研磨技术。根据各种实施例，可以跨越空腔1000的距离1002例如可以在从约0.5mm到约5mm的范围内，例如在从约0.5mm到约Imm的范围内，例如在从约Imm到约1.5mm的范围内，例如在从约1.5mm到约2mm的范围内，例如在从约2mm到约2.5mm的范围内，例如在从约2.5mm到约3mm的范围内，例如在从约3mm到约5mm的范围内。
[0104]根据各种实施例，可以通过遵循下述和如图11至图17所示的工艺来制造能够感测周围压力的改变的传感器结构100的部分。
[0105]根据各种实施例，如图1IA所示，可以在多层电极元件410中形成至少一个第二空隙1102，使得露出牺牲层408的至少部分。可以采用与上述用于在多层电极元件410中形成至少一个空隙502的相同工艺来形成该至少一个第二空隙1102。根据各种实施例，至少一个空隙502和至少一个第二空隙1102可以主要在其尺寸、形状和/或在传感器结构110上的相应位置方面不同。
[0106]根据各种实施例，如图1lB所示，上面详细描述的盖层504可以在由于至少一个第二空隙1102的形成而露出的牺牲层408的部分之上延伸。
[0107]根据各种实施例，如图12A所示，上面详细描述的掩蔽层602可以覆盖未布置在至少一个第二空隙1102中和/或未布置在至少一个第二空隙1102之上的盖层504的部分。
[0108]如图12B所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括构造牺牲层408，使得可以去除布置在至少一个第二空隙1102中和/或布置在至少一个第二空隙1102之上的牺牲层408的部分。换言之，牺牲层408可以被构造成使得第一传导层406通过构造工艺而露出。可以在构造工艺中去除的牺牲层408的部分可以借助于各种技术被去除，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻蚀、各种研磨技术等。根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括去除掩蔽层602。
[0109]如图13A所示，根据各种实施例的传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成第二柱结构1300。根据各种实施例，如图13A所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成第二柱结构1300。根据各种实施例，该第二柱结构1300可以与第二柱结构120基本相同并且可以借助于上面详细描述的工艺形成。根据各种实施例，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第二柱结构1300的至少部分之上形成第二传导层704。根据各种实施例，可以在第二传导层704中形成若干刻蚀孔704a。第二传导层704可以与第二导电层112基本相同并且可以通过上面详细描述的工艺来形成。
[0110]根据各种实施例，如图13B所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第二传导层704的至少部分之上形成掩蔽层1302。掩蔽层1302可以布置在第二传导层704的边缘部分处。掩蔽层1302可以布置在第二传导层704上，使得刻蚀孔704a不被掩蔽层1302覆盖。根据各种实施例，掩蔽层1302可以包括或基本包括例如光致抗蚀剂。
[0111]根据各种实施例，如图13B所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括构造牺牲层408和盖层504，使得第二传导层704的部分变成悬置在多层电极元件410的至少部分上方。构造牺牲层408和盖层504可以露出第一传导层406的至少部分。根据各种实施例，构造牺牲层408和盖层504可以使得多层电极元件410的部分变成悬置在第一传导层406上方。可悬置在第一传导层406上方的多层电极元件410的部分可以由牺牲层408的部分支撑。根据各种实施例，如图14A所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括去除掩蔽层1302。
[0112]根据各种实施例，如图14B所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括在第二传导层704的至少部分之上形成金属层1402。金属层1402可以布置在若干刻蚀孔704a的至少一个刻蚀孔中。根据各种实施例，将金属层1402布置在若干刻蚀孔704a的至少一个刻蚀孔中可以创建围绕多层电极元件410的部分的至少一个封闭腔室1404。金属层1402可以由各种金属组成或可以包括各种金属，例如铝、银、铜、镍和诸如铝银和镍铜之类的各种合金。
[0113]根据各种实施例，如图15A所示，传感器结构100的制造工艺可以进一步包括形成至少一个接触焊盘1502。该至少一个接触焊盘1502可以形成在第二传导层704的表面的至少部分之上。根据各种实施例，至少一个接触焊盘1502可以布置成使得它电耦合到第二传导层704。至少一个接触焊盘1502可以包括或基本包括各种金属，例如铝、银、铜、镍和诸如铝银和镍铜之类的各种合金。根据各种实施例，至少一个接触焊盘1502可以借助于各种制造技术来形成在第二传导层704的表面之上，例如物理气相沉积、电化学沉积、化学气相沉积、电镀、化学镀、分子束外延和给定应用所期望的各种其它制造技术。
[0114]图15B示出如图4至图15A所示通过上述工艺制造的传感器结构100的根据各种实施例的顶视图。
[0115]根据各种实施例，如图4至图15A借助于上述工艺制造的传感器结构100可以如图16A和图16B所示那样实现。图16A和图16B所描绘的实施例与图4至图15A所描绘的实施例的不同之处主要在于，至少一个封闭腔室的容积可以通过用于形成至少一个封闭腔室1404的刻蚀工艺来限定。
[0116]根据各种实施例，如图4至图15A借助于上述工艺制造的传感器结构100可以如图17所示那样实现。图17所描绘的实施例可以包含相应的两个导电层1702和1708。导电层1702和1708可以通过柱结构1710彼此电隔离。柱结构1710可以布置成将导电层1702和1708机械接合。根据各种实施例，柱结构1710可以实现为多个柱结构。根据各种实施例，如图17所示的传感器结构100可以包括电极元件1706。电极元件1706可以布置在导电层1702和1708之间。根据各种实施例，电极元件1706可以通过隔离层1704固定在导电层1702和1708之间。隔离层1704可以至少部分地密封电极元件1706。根据各种实施例，柱结构1710与导电层1702和1708可以限定至少一个腔室1712。电极元件1706的至少部分可以由至少一个腔室1712所包含。
[0117]根据各种实施例，如图18所示，公开了传感器结构装置1810。传感器结构装置1810可以包括传感器结构100和可任选的处理电路132。传感器结构装置1810可以在诸如蜂窝电话1800之类的各种电子设备中实现。根据各种实施例，传感器结构100可以经由可任选的处理电路132将信息传送给蜂窝电话1800。根据各种实施例，传感器结构100可以被配置成向可任选的处理电路132传送至少第一信号1812和第二信号1814。第一信号1812可以由上述可包含压力波幅度感测结构的传感器结构100的部分来产生。第二信号1814可以由上述可包含周围压力感测结构的传感器结构100的部分来产生。根据各种实施例，可任选的处理电路132可以被配置成将第一信号1812传送给其它处理电路，诸如可以作为蜂窝电路1800的主处理芯片的微处理器1802。附加地，可任选的处理电路132可以类似地被配置成将第二信号1814传送给微处理器1802。此外，可任选的处理电路132可以被配置成分别将第一信号1812和第二信号1814 二者传送给微处理器1802。在各种实施例中，传感器结构装置1810可以被配置成向微处理器1802提供可以用于确定蜂窝电话1800的相对海拔高度的信号。可允许蜂窝电话1800确定其相对海拔高度的信号可以由可包含周围压力感测结构的传感器结构100的部分产生。
[0118]根据各种实施例，可任 选的处理电路132可以被配置成将信号的任意组合传送到给定应用所期望的各种附加处理设备。在各种实施例中，传感器结构装置1810可以在各种其它电子设备中实现，诸如全球定位系统(GPS)设备、用户识别模块(SIM)卡、数字图像捕获设备以及给定应用所期望的各种其它设备。
[0119]根据各种实施例，如图19A至图19C所示，公开了用于形成传感器结构的方法1900。该方法可以包括如1902所示的提供具有第一侧的支撑结构；如1904所示的在支撑结构的第一侧上形成第一导电层；如1906所示的在第一导电层之上布置电极元件；如1908所示的相对于第一导电层而在电极元件的相反侧上布置第二导电层；以及如1910所示，第一导电层的部分和第二导电层的部分可以被配置成形成第一腔室，其中第一腔室中的压力可以低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分可以被配置成形成第二腔室，其中第二腔室中的压力可以低于第二腔室外的压力。根据各种实施例，该方法可以进一步包括:如1912所示的在第一导电层的部分之上形成第一间隔层；如1914所示的在第二导电层的部分之上形成第二间隔层；如1916所示的在第一导电层和第二导电层之间的第一腔室中布置第一柱结构；如1918所示的在第一导电层和电极元件之间的第二腔室中布置第二柱结构；此外，如1920所示，第一间隔层可以布置成将第一导电层固定到电极元件并且第二间隔层可以布置成将第二导电层固定到电极元件；以及如1922所示，第一柱结构可以布置成将第一导电层电耦合到第二导电层并且第二柱结构可以布置成将第一导电层与电极元件电隔离。根据各种实施例，该方法可以进一步包括:如1924所示，在支撑结构中形成空腔；并且穿过第一导电层、第一间隔层、电极元件、第二间隔层和第二导电层而形成空隙；如1926所示，第一导电层的至少部分可以跨支撑结构中的空腔而悬置；以及如1928所示，空隙可以被配置成将传感器结构的包含第一腔室的部分与包含第二腔室的部分电隔离。根据各种实施例，提供传感器结构，其包括:具有第一侧的支撑结构；形成在支撑结构的第一侧上的第一导电层；布置在第一导电层之上的电极元件；以及相对于第一导电层布置在电极元件的相反侧上的第二导电层；其中第一导电层的部分和第二导电层的部分形成第一腔室，其中第一腔室中的压力低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分形成第二腔室，其中第二腔室中的压力低于第二腔室外的压力。
[0120]根据各种实施例，传感器结构可以进一步包括:第一间隔层，形成在第一导电层的部分之上；第二间隔层，形成在第二导电层的部分之上；第一柱结构，布置在第一导电层和第二导电层之间的第一腔室中；以及第二柱结构，布置在第一导电层和电极元件之间的第二腔室中。
[0121]根据各种实施例，电极元件可以至少部分地布置在第一腔室中。
[0122]根据各种实施例，第一腔室中的压力基本为真空压力，并且第二腔室中的压力基本为真空压力。
[0123]根据各种实施例，第一间隔层被布置成将第一导电层固定到电极元件，并且第二间隔层被布置成将第二导电层固定到电极元件。
[0124]根据各种实施例，第一柱结构被配置成将第一导电层电耦合到第二导电层。
[0125]根据各种实施例，第一柱结构贯穿第一腔室。
[0126]根据各种实施例，第二柱结构被配置成将第一导电层与电极元件电隔离。
[0127]根据各种实施例，第二柱结构贯穿第二腔室。
[0128]根据各种实施例，传感器结构可以进一步包括:空腔，形成在支撑结构中；以及空隙，穿过第一导电层、第一间隔层、电极元件、第二间隔层和第二导电层而形成。
[0129]根据各种实施例，第一导电层的至少部分跨支撑结构中的空腔而悬置。
[0130]根据各种实施例，空隙被配置成将传感器结构的包含第一腔室的部分与包含第二腔室的部分电隔离。
[0131]根据各种实施例，传感器结构可以实现为微机电系统。
[0132]根据各种实施例，公开一种传感器结构装置。传感器结构装置可以包括传感器结构以及电路，该传感器结构可以包括:支撑结构，具有第一侧；第一导电层，可以形成在支撑结构的第一侧上；电极元件，可以布置在第一导电层之上；以及第二导电层，可以相对于第一导电层布置在电极元件的相反侧上；其中第一导电层的部分和第二导电层的部分可以形成第一腔室，其中第一腔室中的压力可以低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分可以形成第二腔室，其中第二腔室中的压力低于第二腔室外的压力；该电路可以被配置成检测由于第一腔室的变形所产生的信号和由于第二腔室的变形所产生的信号中的至少一个信号。
[0133]根据各种实施例，公开了一种芯片。该芯片可以包括:压力传感器和麦克风，其中压力传感器和麦克风具有芯片的衬底的至少一个公共层。在各种实施例中，麦克风和压力传感器可以共享在芯片的衬底中单片形成的至少一个层。
[0134]根据各种实施例，公开了一种电子设备。该电子设备可以包括:第一芯片。第一芯片可以包括压力传感器、麦克风和被配置成处理由压力传感器或麦克风中的至少一个提供的至少一个信号的电路。根据各种实施例，该电子设备可以被配置为通信设备。在各种实施例中，该电子设备可以进一步包括第二芯片，该第二芯片被配置成接收来自电路的至少一个信号。根据各种实施例，第二芯片可以实现为信号处理设备。根据各种实施例，第二芯片可以实现为用户识别模块(SIM)。在各种实施例中，第二芯片可以实现在诸如蜂窝电话之类的各种电子设备中。根据各种实施例，第二芯片可以实现为给定应用所期望的任意电子设备，并且/或者可以集成到给定应用所期望的任意电子设备中。
[0135]根据各种实施例，一种用于形成传感器结构的方法可以包括:提供具有第一侧的支撑结构；在第一侧上形成第一导电层；在第一导电层之上布置电极元件；相对于第一导电层在电极元件的相反侧上布置第二导电层；其中第一导电层的部分和第二导电层的部分被配置成形成第一腔室，其中第一腔室中的压力低于第一腔室外的压力，并且第一导电层的另一部分和电极元件的部分被配置成形成第二腔室，其中第二腔室中的压力低于第二腔室外的压力。
[0136]根据各种实施例，该方法可以进一步包括:在第一导电层的部分之上形成第一间隔层；在第二导电层的部分之上形成第二间隔层；在第一导电层和第二导电层之间的第一腔室中布置第一柱结构；以及在第一导电层和电极元件之间的第二腔室中布置第二柱结构。
[0137]根据各种实施例，第一间隔层布置成将第一导电层固定到电极元件并且第二间隔层布置成将第二导电层固定到电极元件。
[0138]根据各种实施例，第一柱结构布置成将第一导电层电耦合到第二导电层并且第二柱结构布置成将第一导电层与电极元件电隔离。
[0139]根据各种实施例，该方法可以进一步包括:在支撑结构中形成空腔；以及穿过第一导电层、第一间隔层、电极元件、第二间隔层和第二导电层而形成空隙。
[0140]根据各种实施例，第一导电层的至少部分跨支撑结构中的空腔而悬置。
[0141]根据各种实施例，空隙被配置成将传感器结构的包含第一腔室的部分与包含第二腔室的部分电隔离。
[0142]尽管已经参照特定实施例具体地示出和描述了本公开，但本领域技术人员应理解到的是，可以在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下进行形式和细节上的各种变化。因而本公开的范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求的等同方案的含义和范围内的所有变化。
【主权项】
1.一种传感器结构，包括: 支撑结构，具有第一侧； 第一导电层，形成在所述支撑结构的所述第一侧上； 电极元件，布置在所述第一导电层之上；以及 第二导电层，相对于所述第一导电层布置在所述电极元件的相反侧上； 其中所述第一导电层的部分和所述第二导电层的部分形成第一腔室，其中所述第一腔室中的压力低于所述第一腔室外的压力，并且所述第一导电层的另一部分和所述电极元件的部分形成第二腔室，其中所述第二腔室中的压力低于所述第二腔室外的压力。2.根据权利要求1所述的传感器结构，还包括: 第一间隔层，形成在所述第一导电层的部分之上； 第二间隔层，形成在所述第二导电层的部分之上； 第一柱结构，布置在所述第一导电层和所述第二导电层之间的所述第一腔室中；以及 第二柱结构，布置在所述第一导电层和所述电极元件之间的所述第二腔室中。3.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述电极元件至少部分地布置在所述第一腔室中。4.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一腔室中的压力基本为真空压力，并且所述第二腔室中的压力基本为真空压力。5.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一间隔层被布置成将所述第一导电层固定到所述电极元件，并且所述第二间隔层被布置成将所述第二导电层固定到所述电极元件。6.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一柱结构被配置成将所述第一导电层电耦合到所述第二导电层。7.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第一柱结构贯穿所述第一腔室。8.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第二柱结构被配置成将所述第一导电层与所述电极元件电隔离。9.根据权利要求2所述的传感器结构， 其中所述第二柱结构贯穿所述第二腔室。10.根据权利要求2所述的传感器结构，还包括: 空腔，形成在所述支撑结构中；以及 空隙，穿过所述第一导电层、所述第一间隔层、所述电极元件、所述第二间隔层和所述第二导电层而形成。11.根据权利要求10所述的传感器结构， 其中所述第一导电层的至少一部分跨所述支撑结构中的所述空腔而悬置。12.根据权利要求10所述的传感器结构， 其中所述空隙被配置成将所述传感器结构的包含所述第一腔室的部分与包含所述第二腔室的部分电隔离。13.根据权利要求1所述的传感器结构， 其中所述传感器结构包括微机电系统。14.一种传感器结构装置，包括: 传感器结构，包括: 支撑结构，具有第一侧； 第一导电层，形成在所述支撑结构的所述第一侧上； 电极元件，布置在所述第一导电层之上；以及 第二导电层，相对于所述第一导电层布置在所述电极元件的相反侧上； 其中所述第一导电层的部分和所述第二导电层的部分形成第一腔室，其中所述第一腔室中的压力低于所述第一腔室外的压力，并且所述第一导电层的另一部分和所述电极元件的部分形成第二腔室，其中所述第二腔室中的压力低于所述第二腔室外的压力；以及 电路，被配置成检测由于所述第一腔室的变形所产生的信号和由于所述第二腔室的变形所产生的信号中的至少一个信号。15.—种芯片，包括: 压力传感器；以及 麦克风； 其中所述压力传感器和所述麦克风具有所述芯片的衬底的至少一个公共层。16.—种电子设备，包括: 第一芯片，所述第一芯片包括: 压力传感器； 麦克风；以及 电路，被配置成处理由所述压力传感器或所述麦克风中的至少一个提供的至少一个信号。17.根据权利要求16所述的电子设备，还包括: 第二芯片，被配置成处理从所述电路接收到的所述至少一个信号。18.根据权利要求17所述的电子设备， 其中所述第二芯片包括信号处理设备。19.根据权利要求17所述的电子设备， 其中所述第二芯片包括用户识别模块。20.根据权利要求17所述的电子设备， 被配置为通信设备。
【专利摘要】本公开涉及用于感测压力波和周围压力的传感器结构。在各种实施例中，提供一种传感器结构。该传感器结构可以包括：第一传导层；电极元件；以及第二传导层，相对于第一传导层布置在电极元件的相反侧上。第一传导层和第二传导层可以形成腔室。腔室中的压力可以低于腔室外的压力。
【IPC分类】G01L9/00, G01L1/00
【公开号】CN104897314
【申请号】CN201510098346
【发明人】A·德厄, R·黑尔姆
【申请人】英飞凌科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】DE102015103059A1, US20150251899
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