測(cè)試腔104、密封腔120、溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124在圖6中被標(biāo)示。應(yīng)記得，結(jié)構(gòu)層100的沉積和犧牲材料層126的移除還沒有發(fā)生。然而，在圖6中的犧牲材料層126的配置揭示了溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124將每個(gè)測(cè)試腔104與密封腔120互連。相反，傳感腔102將保持與測(cè)試腔104和密封腔120物理上隔離。
[0041]正如將在下面更詳細(xì)討論的，傳感腔102、測(cè)試腔104、密封腔120、溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124中的每一個(gè)在這樣的環(huán)境中被制造使得它們將都有相同的初始腔壓力51，例如接近真空。然而，密封膜118被配置為被弄破裂。當(dāng)密封膜118被弄破裂時(shí)，測(cè)試腔104是“打開的”，這是由于它們通過溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124與密封腔120互連。因此，當(dāng)密封膜118被弄破裂時(shí)，測(cè)試腔104內(nèi)部的壓力從初始腔壓力51改變?yōu)榄h(huán)境壓力26。在破裂密封膜118之前以及測(cè)試腔104內(nèi)的壓力正?；癁榄h(huán)境壓力26之后，測(cè)試腔104內(nèi)的壓力的這種變化通過從測(cè)試單元82進(jìn)行壓力測(cè)量被利用。這些壓力測(cè)量可以被用于計(jì)算測(cè)試單元82的靈敏度，并且由于它們接近和相等的幾何特征，測(cè)試單元82的靈敏度可以被用于估計(jì)傳感單元80的靈敏度。
[0042]特別參照?qǐng)D4，MEMS壓力傳感器70還包括電耦合于電極96的導(dǎo)電流道128以給傳感結(jié)構(gòu)72的傳感單元80外部的電極96提供電訪問。另一個(gè)導(dǎo)電流道130電耦合于電極98以給測(cè)試單元82外部的電極98提供電訪問。此外，導(dǎo)電流道132電耦合于傳感結(jié)構(gòu)72的結(jié)構(gòu)層100以形成傳感結(jié)構(gòu)72的共同電極。導(dǎo)電流道134也電耦合于參考電極88以給參考結(jié)構(gòu)74的參考單兀86外部的參考電極88提供電訪問。另一個(gè)導(dǎo)電流道136電f禹合于參考電極90以形成參考結(jié)構(gòu)74的共同電極。在圖4中應(yīng)觀察到由于導(dǎo)電流道128、130和134的若干部分位于結(jié)構(gòu)層100、參考電極90和/或保護(hù)層92下，它們使用虛線以幻像示出。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感結(jié)構(gòu)72的導(dǎo)電流道132和參考結(jié)構(gòu)24的導(dǎo)電流道136互連以在傳感結(jié)構(gòu)72和參考結(jié)構(gòu)74之間形成共同節(jié)點(diǎn)138。
[0043]通常，傳感單元80在傳感隔膜106和電極96之間形成了電容器。即，在此被稱為傳感電容信號(hào)140并且在圖4中被標(biāo)不為Cs的傳感信號(hào)在傳感隔膜106和電極96之間(即，Cs+和Cs_之間的差)產(chǎn)生，該傳感信號(hào)發(fā)生變化以響應(yīng)于環(huán)境壓力26。而且，測(cè)試單元82在測(cè)試隔膜108和電極98之間形成了電容器。即，在此被稱為測(cè)試電容信號(hào)142并且在圖4中被標(biāo)示為Ctest的測(cè)試信號(hào)在測(cè)試隔膜108和電極98之間(即，Ctest+和CTEST_之間的差)產(chǎn)生，該測(cè)試信號(hào)也響應(yīng)于環(huán)境壓力26。參考單元86也在每個(gè)參考電極90和參考電極88之間形成了電容器。因此，在圖4中被標(biāo)示為Ck的參考電容信號(hào)144在電極90和參考電極88之間(S卩，Ck+和CK_之間的差)形成。然而，由于保護(hù)層92的存在，參考電容信號(hào)144不響應(yīng)于環(huán)境壓力26而發(fā)生變化。
[0044]控制電路145被配置為測(cè)量傳感電容信號(hào)140與參考電容信號(hào)144( BP,Cs/Ce)的比值。較高環(huán)境壓力26引起了傳感隔膜106的較大偏轉(zhuǎn)，并且這樣的較大偏轉(zhuǎn)增加了傳感電容信號(hào)144, Cs,但對(duì)參考電容信號(hào)144, Ck影響不大。因此,傳感電容信號(hào)144與參考電容信號(hào)144的比值(即，CS/CE)隨著環(huán)境壓力26的增大而增大。該值可以被轉(zhuǎn)換為在圖4中被標(biāo)示為Psens的傳感信號(hào)146，S卩，由傳感單元80所感測(cè)的表示環(huán)境壓力26的量度?？刂齐娐?45還可以被配置為測(cè)量測(cè)試電容信號(hào)142與參考電容信號(hào)144的比值(即，Ctest/Ce)并且將該值轉(zhuǎn)換為在圖4中被標(biāo)示為Ptest的測(cè)試信號(hào)148，S卩，由測(cè)試單元82所感測(cè)的表不環(huán)境壓力26的量度。
[0045]圖7根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，顯示了制造過程150的流程圖。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感結(jié)構(gòu)72和參考結(jié)構(gòu)74同時(shí)在共同襯底上形成。更關(guān)鍵的是，傳感單元80和測(cè)試單元82同時(shí)在相同襯底上形成，并且傳感單元80和測(cè)試單元82被制造為具有相同幾何結(jié)構(gòu)。因此，影響傳感單元80的任何工藝變化應(yīng)類似地影響測(cè)試單元82。為了在結(jié)構(gòu)層和犧牲層中形成被用于限定結(jié)構(gòu)層中元件之間的間隙或腔的元件，壓力傳感器70可以使用薄膜沉積、圖案化和蝕刻的表面微加工技術(shù)制造。
[0046]制造過程150開始于一系列操作，該操作通常被稱為在相同襯底78上形成一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器70的子過程152。更具體地說，子過程152包含在襯底78 (圖4)上為每個(gè)壓力傳感器70形成傳感單元80、測(cè)試單元82、密封結(jié)構(gòu)84和參考單元86。為了簡單起見，隨后的制造方法將描述單一的壓力傳感器70的制造。當(dāng)然，根據(jù)已知批處理技術(shù)，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員容易認(rèn)識(shí)到多個(gè)壓力傳感器70可以同時(shí)在共同襯底上被制造。
[0047]子過程152的操作包括任務(wù)154，其中在該任務(wù)，結(jié)構(gòu)層在襯底78上形成以包括傳感單元80的傳感電極96、測(cè)試單元82的測(cè)試電極98和參考單元86的參考電極88 (圖4)。這些結(jié)構(gòu)可以使用已知的以及即將到來沉積、圖案化和蝕刻過程形成。子過程152繼續(xù)任務(wù)156，其中在該任務(wù)，通過使用例如沉積、圖案化和蝕刻過程，絕緣層94 (圖5)在襯底78上適當(dāng)?shù)乇恍纬伞?br>[0048]在任務(wù)156之后，任務(wù)158被執(zhí)行。在任務(wù)158，根據(jù)已知沉積、圖案化和蝕刻過程，犧牲層126 (圖6)在絕緣層94和傳感單元80的暴露傳感電極96、測(cè)試單元82的測(cè)試電極98以及參考單元的參考電極88上形成。子過程152繼續(xù)任務(wù)160。在任務(wù)160，結(jié)構(gòu)層100 (圖5)被形成以包括傳感隔膜106、測(cè)試隔膜108、參考電極90和密封結(jié)構(gòu)84的密封膜118 (見圖4和5)。
[0049]接著在任務(wù)162,正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員已知的,犧牲層126可以通過蝕刻開口(例如，圖1所示的蝕刻開口 42)被移除。因此，在任務(wù)162之后，傳感單元80的傳感腔102、測(cè)試單元82的測(cè)試腔104、密封結(jié)構(gòu)84的密封腔120、參考單元86的參考腔、溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124正如如上結(jié)合圖6所述的被產(chǎn)生。子過程152繼續(xù)任務(wù)164。在任務(wù)164，保護(hù)層92 (圖4和圖5)通過例如TEOS的沉積被形成，使得它分別與參考電極88接觸并且與傳感和測(cè)試隔膜106、108之間的區(qū)域的結(jié)構(gòu)層100接觸。然而，保護(hù)層92不與傳感和測(cè)試隔膜106、108和密封膜118接觸。
[0050]MEMS壓力傳感器通常被制造為使得在其腔內(nèi)的壓力低于大氣壓力，并且更具體地說接近真空。因此，子過程152可以在真空條件下被執(zhí)行，使得每個(gè)傳感腔102、測(cè)試腔104、密封腔120、參考單元86的參考腔、溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124內(nèi)的初始腔壓力51 (圖5)明顯低于環(huán)境或大氣壓力。例如，在移除犧牲材料層126之后，傳感腔102、測(cè)試腔104、密封腔120、參考單元86的參考腔、溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124可以通過它們的蝕刻開口(例如，圖1所示的蝕刻開口)被抽真空。因此，沉積保護(hù)層92可以隨后密封蝕刻開口，使得傳感腔102、測(cè)試腔104、密封腔120、參考單元86的參考腔、溝道122和溝道結(jié)構(gòu)124的初始腔壓力51保持接近真空。
[0051]所描述的示例過程會(huì)產(chǎn)生其中初始腔壓力51接近真空的腔。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到有各種MEMS處理技術(shù)會(huì)產(chǎn)生具有接近真空的初始腔壓力的腔。此外，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到初始腔壓力51無需處于真空，但是反而可以是根據(jù)針對(duì)壓力傳感器70的特定設(shè)計(jì)參數(shù)的另一個(gè)適當(dāng)?shù)膲毫Α?br>[0052]在任務(wù)164之后，根據(jù)子過程152的壓力傳感器70 (圖4)的制造通常被完成。然而，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到各種附加操作可以被執(zhí)行來制造壓力傳感器70。為了清楚說明，附加操作在此被省略。
[0053]在子過程152的任務(wù)164之后,制造過程150可以繼續(xù)任務(wù)166。在任務(wù)166,壓力傳感器校準(zhǔn)過程可以被執(zhí)行。該校準(zhǔn)過程將結(jié)合圖9被詳細(xì)討論。任務(wù)166的任務(wù)塊由虛線示出以表明它可以直接在執(zhí)行子過程152之后執(zhí)行或不直接執(zhí)行。在某些實(shí)施例中，任務(wù)166可以緊接著子過程152并且在后續(xù)切割或切單任務(wù)168之前被執(zhí)行。如果任務(wù)166在探針測(cè)試的切割任務(wù)168之前被執(zhí)行，確定的值可以被保存在數(shù)據(jù)庫(未顯示)中，隨后可以在最后測(cè)試時(shí)被檢索。
[0054]因此，在子過程152或任務(wù)166之后，制造過程150繼續(xù)任務(wù)168。在任務(wù)168，襯底78以例如包含了多個(gè)壓力傳感器70的晶片的形式被切割為個(gè)體壓力傳感器70。
[0055]在任務(wù)168之后，任務(wù)170可以被執(zhí)行，在任務(wù)170中校準(zhǔn)過程(圖9)可以被執(zhí)行。任務(wù)170的任務(wù)塊還由虛線示出以表明它可以直接在執(zhí)行切割任務(wù)168之后執(zhí)行或不直接執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，根據(jù)特定測(cè)試要求和程序，在最后測(cè)試的切割任務(wù)168之后，任務(wù)170可以代替任務(wù)166被執(zhí)行。在任務(wù)170之后，制造過程100結(jié)束。此外，本領(lǐng)域