【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种密封传感器器件，其是例如包括气密密封以容纳处于预定压力的内部气氛(atmosphere)的类型。本专利技术还涉及一种制造密封传感器器件的方法，该方法是例如气密地密封该器件并且用气体回填该器件的内部气氛至预定压力的类型。
技术介绍
1、在热传感器领域中，已知采用热传感器器件来测量温度和/或根据从目标对象发射的在电磁波谱的红外范围中的光来提供场景中的远程对象的图像。热传感器器件通常包括传感器像素的阵列(例如，被布置为网格)，每个传感器像素单独地响应于红外电磁辐射。在其他应用中，采用单个感测元件或像素。
2、对于此类传感器器件，期望的是优化温度分辨率和温度参数以便优化器件的性能。已知的传感器器件包括膜，该膜通过在体(bulk)衬底材料与该膜之间延伸的梁而悬置在腔体上方。膜在其上承载热电堆，形成热电堆的热电偶的热端被设置在膜上，并且该热电偶的冷端位于梁与体衬底材料相遇的地方。
3、对于此类传感器器件，主要有两种机制影响性能：所谓的“脱气”和“外扩散”。在用于形成传感器器件的硅中，氮和氢分子在硅的晶格结构内被“捕获”(共价键合)。当传感器的互补部分(例如，两个单独的晶片，其包括一个或多个器件的两个部分)接合在一起并热接合时，热接合过程通常导致捕获的氮和氢分子在晶片的加热期间被释放到器件的腔体中。这称为脱气。这些分子的释放导致腔体中的内部压力增加，并且氢分子的导热性尤其改变了传感器器件的热响应。附加地，贯穿器件的使用寿命，腔体中存在的氢和氮分子也可能从腔体中逸出(外扩散)。腔体内压力的此类降低(漂移
4、器件通常是气密地密封的。然而，此类气密密封的失效导致传感器器件的性能的降级。在存在上文提及的气体分子的释放的情况下，器件密封的失效可以相对容易地被检测到，因为针对释放的每个附加毫巴的氢气，传感器器件的响应度存在约0.1％的降低。因此，对于氢气的约5mbar的压力变化，产生0.5％的响应度降低，这是可检测到的，并将完美密封的器件与气密密封不完美的器件区分开。
5、已经开发了一种改进的器件，该器件包括吸气剂并被回填至预定压力。吸气剂的使用消除或至少减轻了气体释放的机制的影响以及器件的腔体的内部压力的改变。由此，传感器器件内的压力保持相对稳定，并且不会由于制造过程期间的加热而显著变化。然而，在制造期间没有可预测的内部压力的增加的情况下，检测到此类器件中的不完美密封是不可能的。
6、通过在真空腔室内测试器件来筛选密封失效的器件是可能的。就此而言，恰当密封的器件应表现出非常小的响应度漂移或没有响应度漂移，并且因此在存在泄漏的情况下，由于器件内形成的真空以及由此腔体中的改变的压力，器件表现出显著的响应度漂移。然而，这种测试技术具有两个缺点：财务成本会附加到真空腔室中的测试，因为这是附加的非标准测试；以及当器件已离开半导体制造厂并交到客户手中时，检测到不完美密封是不可能的。
7、比较器件在晶片切割阶段之前和之后的响应度(即，探测阶段与最终测试阶段之间表现出的响应度漂移)可用于检测晶片上的一些密封故障的器件。然而，此类技术对传感器器件的测试过程提出了附加的约束，即在探测阶段与最终测试阶段之间必须重新测量一些温度条件，从而导致制造成本的增加。此外，在生产过程中从一开始密封失效的器件不太可能在最终测试阶段表现出任何附加的响应度漂移，并且因此将不被检测到。
8、最后，如果传感器器件通过作为制造过程的一部分的在其中形成所谓的“深”真空来制造，则通过分析器件的响应度来检测具有失效的密封的器件是可能的。然而，深真空的使用与玻璃料晶片接合技术是不兼容的，玻璃料晶片接合技术是用于在制造期间采用的期望技术。附加地，其中包括深真空的器件更容易受到响应度漂移的影响，并且分气压(partial gas pressure)由于上述脱气机制而可在器件的使用寿命期间产生。由此，对器件的响应度的影响将比针对压力下用气体回填的器件更明显。
技术实现思路
1、根据本专利技术的第一方面，提供了一种密封传感器器件，其包括：内部气氛，其包括加压至预定压力的气体，当内部气氛与环境气密地密封时，该预定压力低于大气压力；传感器腔体，该传感器腔体具有外围，并且与内部气氛流体连通，从而包括该气体，并且该气体在与其相关联的预定压力下具有平均自由程；热电堆，该热电堆被设置在传感器腔体中以用于检测内部气氛的压力变化并检测气密密封的失效；膜结构，该膜结构被设置在传感器腔体内并包括热电堆；其中膜结构还包括加热元件；并且从膜结构上的基本上任何点到传感器腔体的外围的最短距离小于气体在预定压力下的平均自由程。
2、该器件可以进一步包括：传感器像素，该传感器像素与内部气氛流体连通并且对内部气氛的压力基本上不敏感。
3、传感器像素可包括：传感器腔体，该传感器腔体包括被设置在其中的吸气材料。
4、热电堆可对腔体外部的红外辐射是盲的。
5、传感器像素可以是红外传感器像素，包括测量腔体、测量膜、以及可以被设置在测量膜上的测量热电堆。
6、传感器像素可以进一步包括测量加热器元件，测量加热器元件可以被配置成用于提供与加热器元件的热输出匹配的热输出。
7、该器件可以进一步包括：盲测量像素，该盲测量像素可以与内部气氛流体连通并且邻近传感器像素而设置。
8、热电堆、膜和腔体可以构成压力传感器像素；该压力传感器像素可以具有与其相关联的、可由气体的热导决定的响应度。
9、该器件可以进一步包括：测量电路，该测量电路能操作地耦合到热电堆；其中，测量电路可以被配置成用于计算关于内部气氛的第一响应度。
10、测量电路可以能操作地耦合到测量热电堆，并且被配置成用于计算关于内部气氛的第二响应度以及用于使用第一响应度和第二响应度来计算相对响应度。
11、根据本专利技术的第二方面，提供了一种密封传感器阵列，其包括多个测量传感器像素、以及如上文关于本专利技术的第一方面阐述的密封传感器器件。
12、多个测量像素可以与内部气氛流体连通。
13、根据本专利技术的第三方面，提供了一种检测密封压力传感器器件的气密密封的失效的方法，该方法包括：提供如上文关于本专利技术的第一方面阐述的压力传感器器件；测量压力传感器器件的响应度；以及确定内部气氛的压力是否已增加并且导致响应度下降到预定的预期响应度值以下。
14、根据本专利技术的第四方面，提供了一种制造密封压力传感器器件的方法，该方法包括：形成传感器腔体，该传感器腔体具有外围；在腔体内形成膜结构，该膜结构包括热电堆；形成邻近热电堆结构的热端的加热元件；用气体回填密封压力传感器器件至低于大气压力的预定压力，并且气密地密封压力传感器器件，从而提供内部气氛；其中，传感器腔体与内部气氛流体连通，从而包括该气体，并且该气体在与其相关联的预定压力下具有平均自由程；以及从膜上的基本上任何点到腔体的外围的最短距离小于气体在预定压力下的平均自由程。
15、由此，可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种密封传感器器件(104)，包括：
2.如权利要求1所述的器件，进一步包括：
3.如权利要求2所述的器件，其中，所述传感器像素(102)包括：
4.如权利要求1所述的器件，其中，所述热电堆(256)对所述腔体(214)外部的红外辐射是盲的。
5.如权利要求2所述的器件，其中，所述传感器像素(102)是红外传感器像素，包括测量腔体、测量膜(218)、以及被设置在所述测量膜(218)上的测量热电堆。
6.如权利要求5所述的器件，其中，所述传感器像素进一步包括测量加热器元件，所述测量加热器元件被配置成用于提供与加热元件(268)的热输出匹配的热输出。
7.如权利要求2所述的器件，进一步包括：
8.如权利要求1所述的器件，其中，所述热电堆(256)、所述膜结构(234)和所述腔体(214)构成压力传感器像素(200)，所述压力传感器像素(200)具有与其相关联的、由所述气体的热导决定的响应度。
9.如权利要求1所述的器件，进一步包括：
10.如权利要求5所述的器件，进一步包括
11.如权利要求5所述的器件，其中，所述测量电路能操作地耦合到所述测量热电堆(256)，并且被配置成用于计算关于所述内部气氛的第二响应度以及用于使用所述第一响应度和所述第二响应度来计算相对响应度。
12.一种密封传感器阵列，所述密封传感器阵列包括多个测量传感器像素、以及如权利要求1所述的密封传感器器件。
13.如权利要求12所述的阵列，其中，所述多个测量传感器像素与所述内部气氛流体连通。
14.一种检测密封压力传感器器件的气密密封的失效的方法，所述方法包括：
15.一种制造密封压力传感器器件(104)的方法，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种密封传感器器件(104)，包括：
2.如权利要求1所述的器件，进一步包括：
3.如权利要求2所述的器件，其中，所述传感器像素(102)包括：
4.如权利要求1所述的器件，其中，所述热电堆(256)对所述腔体(214)外部的红外辐射是盲的。
5.如权利要求2所述的器件，其中，所述传感器像素(102)是红外传感器像素，包括测量腔体、测量膜(218)、以及被设置在所述测量膜(218)上的测量热电堆。
6.如权利要求5所述的器件，其中，所述传感器像素进一步包括测量加热器元件，所述测量加热器元件被配置成用于提供与加热元件(268)的热输出匹配的热输出。
7.如权利要求2所述的器件，进一步包括：
8.如权利要求1所述的器件，其中，所述热电堆(256)、所述膜结构(234)和所述腔体(214)构成压力传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·范蒂宁，C·范布根豪特，S·里克曼斯，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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