Mems麥克風(fēng)、壓力傳感器集成結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種MEMS麥克風(fēng)及壓力傳感器的集成結(jié)構(gòu)；本發(fā)明還涉及一種對MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器進(jìn)行集成的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的體積在不斷減小，而且人們對這些便攜電子產(chǎn)品的性能要求也越來越高，這就要求與之配套的電子零部件的體積也必須隨之減小。
[0003]傳感器作為測量器件，已經(jīng)普遍應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品上。在現(xiàn)有的工藝結(jié)構(gòu)中，壓力傳感器和MEMS麥克風(fēng)分別以兩個獨立的單體形式被封裝在PCB板上，然后進(jìn)行DB、WB等一系列工藝，這種封裝形式的尺寸較大，不利于在消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用。目前的問題是，各傳感器的封裝工藝已經(jīng)比較成熟，工藝能力已經(jīng)接近極限，很難再根據(jù)系統(tǒng)廠商的要求進(jìn)一步縮減芯片的尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供一種MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器集成結(jié)構(gòu)的制造方法的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器的集成結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟:
[0006]a)在共用襯底上依次沉積絕緣層和第一多晶硅層；
[0007]b)在第一多晶硅層上方繼續(xù)依次沉積犧牲層和第二多晶硅層；
[0008]c)刻蝕第二多晶硅層，形成MEMS麥克風(fēng)的振膜以及壓力傳感器的上電極；
[0009]d)腐蝕犧牲層，形成MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器的容腔，并將MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器之間的犧牲層腐蝕掉；
[0010]e)刻蝕第一多晶硅層，形成MEMS麥克風(fēng)的背極以及壓力傳感器的下電極；
[0011]f)對共用襯底位于MEMS麥克風(fēng)背極下方的位置進(jìn)行刻蝕，形成背腔；
[0012]g)將位于背極下方的絕緣層刻蝕掉。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟c)中，還包括刻蝕第二多晶硅層，在振膜、上電極的區(qū)域形成供腐蝕材料穿入的腐蝕孔步驟；在所述步驟d)與步驟e)之間還包括在振膜、上電極繼續(xù)沉積多晶硅薄膜，并在腐蝕孔位置形成位于振膜、上電極下端的凸緣的步驟。
[0014]優(yōu)選地，在形成凸緣后，還包括對振膜進(jìn)行減薄的步驟。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟d)中還包括腐蝕犧牲層，在犧牲層上形成分別貫通振膜與第一多晶硅層、上電極與第一多晶硅層的通孔的步驟；還包括在通孔中制作金屬部，以將第一多晶硅層電信號引出的步驟。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟g)中，首先在背極以及位于背極下方的絕緣層上刻蝕出氣流導(dǎo)通孔，之后再將位于背極下方的絕緣層刻蝕掉。
[0017]本發(fā)明還提供了一種MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器集成結(jié)構(gòu)，包括共用襯底，在所述共用襯底上設(shè)置有構(gòu)成MEMS麥克風(fēng)的振膜、背極，以及支撐在振膜與背極之間的犧牲層；在所述共用襯底上還設(shè)置有構(gòu)成壓力傳感器的上電極、下電極，以及支撐在上電極與下電極之間的犧牲層；其中，所述共用襯底上與背極對應(yīng)的位置設(shè)置有背腔，所述背極懸置在背腔的上方。
[0018]優(yōu)選地，所述背極、下電極與共用襯底之間接觸的位置設(shè)有絕緣層。
[0019]優(yōu)選地，所述MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器的犧牲層上設(shè)有分別貫通背極與振膜、下電極與上電極的通孔，在所述通孔內(nèi)分別設(shè)有將背極、下電極電信號引出的金屬部。
[0020]優(yōu)選地，在所述振膜鄰近背極的一側(cè)端面上設(shè)置有多個伸向背極的凸緣；在所述上電極鄰近下電極的一側(cè)端面上設(shè)置有多個伸向下電極的凸緣。
[0021]優(yōu)選地，所述凸緣呈倒立的圓錐狀。
[0022]本發(fā)明的集成結(jié)構(gòu)，將MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)、壓力傳感器的電容結(jié)構(gòu)集成在共用襯底上，提高了 MEMS麥克風(fēng)和壓力傳感器的集成度，可以大大降低整個封裝結(jié)構(gòu)的尺寸。同時，MEMS麥克風(fēng)的振膜、壓力傳感器的上電極可以采用相同的材料和制作工藝，MEMS麥克風(fēng)的背極、壓力傳感器的下電極可以采用相同的材料和制作工藝，使得可以在共用襯底上同時制作出MEMS麥克風(fēng)和壓力傳感器，提高了生產(chǎn)的效率。
[0023]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，各傳感器的封裝工藝已經(jīng)比較成熟，工藝能力已經(jīng)接近極限，很難再根據(jù)系統(tǒng)廠商的要求進(jìn)一步縮減芯片的尺寸。因此，本發(fā)明所要實現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0024]通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0025]被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0026]圖1是本發(fā)明集成結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0027]圖2至圖10是本發(fā)明集成結(jié)構(gòu)制造方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0029]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0030]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0031]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
[0032]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0033]參考圖1，為了減小封裝的整體尺寸，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器的集成結(jié)構(gòu)，其包括共用襯底I，在所述共用襯底I的上端設(shè)置有MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)以及壓力傳感器的電容結(jié)構(gòu)。
[0034]具體地，本發(fā)明壓力傳感器的電容結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在共用襯底I上的下電極3b、上電極6b，以及將上電極6b支撐在下電極3b上方的犧牲層7。通過該犧牲層7，使得上電極6b與下電極3b之間具有一定的距離，通過傳統(tǒng)的引線，即可構(gòu)成將壓力轉(zhuǎn)換為電信號的器件。例如當(dāng)其受到外界的壓力時，上電極6b發(fā)生變形，改變了上電極6b與下電極3b之間的距離，最終將變化的電信號輸出。
[0035]本發(fā)明MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在共用襯底I上方的背極3a、振膜6a，以及支撐在背極3a與振膜6a之間的犧牲層7。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)可以采用振膜6a在上、背極3a在下的方式，也可以采用振膜6a在下、背極3a在上的方式。在本發(fā)明一個具體的實施方式中，為了與壓力傳感器對應(yīng)起來，MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)采用振膜6a在上、背極3a在下的結(jié)構(gòu)，也就是說，背極3a設(shè)置在共用襯底I上，振膜6a通過犧牲層7支撐在背極3a的上方，從而使得振膜6a與背極3a之間具有一定的距離，通過傳統(tǒng)的引線，即可構(gòu)成將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的組件。MEMS麥克風(fēng)電容結(jié)構(gòu)的動作原理屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在此不再進(jìn)行贅述。
[0036]為了使MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用，所述共用襯底I上與背極3a對應(yīng)的位置設(shè)置有背腔10，使得該背極3a懸置在背腔10的上方。同時，在所述背極3a上還設(shè)置有多個氣流導(dǎo)通孔30，以便于均衡MEMS麥克風(fēng)前腔與后腔的氣流。
[0037]本發(fā)明中，共用襯底I可以采用單晶硅材料制成，背極3a、振膜6a、下電極3b、上電極6b均可采用多晶硅材料，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，屬于現(xiàn)有的技術(shù)。其中，為了絕緣，在所述背極3a、下電極3b與共用襯底I接觸的地方設(shè)置有絕緣層2，該絕緣層2優(yōu)選可以采用二氧化硅材料。
[0038]本發(fā)明的集成結(jié)構(gòu)，將MEMS麥克風(fēng)的電容結(jié)構(gòu)、壓力傳感器的電容結(jié)構(gòu)集成在共用襯底上，提高了 MEMS麥克風(fēng)和壓力傳感器的集成度，可以大大降低整個封裝結(jié)構(gòu)的尺寸。同時，MEMS麥克風(fēng)的振膜、壓力傳感器的上電極可以采用相同的材料和制作工藝，MEMS麥克風(fēng)的背極、壓力傳感器的下電極可以采用相同的材料和制作工藝，使得可以在共用襯底上同時制作出MEMS麥克風(fēng)和壓力傳感器，提高了生產(chǎn)的效率。
[0039]本發(fā)明的集成裝置，如上文所述，可以通過傳統(tǒng)的引線來連接振膜與背極、上電極與下電極。在本發(fā)明一個具體的實施方式中，所述MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器的犧牲層7上設(shè)有分別貫通背極3a與振膜6a、下電極3b與上電極6b的通孔，在所述通孔內(nèi)分別設(shè)有電連接背極3a、下電極3b的金屬部8，通過該金屬部8將背極3a、下電極3b的電信號引出。
[0040]本發(fā)明另一實施方式中，在所述振膜6a鄰近背極3a的一側(cè)端面上設(shè)置有多個伸向背極3a的凸緣61 ;在所述上電極6b鄰近下電極3b的一側(cè)端面上設(shè)置有多個伸向下電極3b的凸緣61，該凸緣61的形狀優(yōu)選采用倒立的圓錐狀，該凸緣61可