本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種堆疊式MEMS傳感器封裝體、芯片及其制作方法。

背景技術(shù)：

傳感器（sensor）是一種能感受到被測(cè)量的信息，并按一定規(guī)律變換為電信號(hào)或其他所需形式輸出的器件或裝置。在種類繁多的傳感器中，基于微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的MEMS傳感器成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有體積小、成本低、功耗低、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。

MEMS傳感器內(nèi)部主要包括用于采集信號(hào)的MEMS結(jié)構(gòu)、采集電路（模擬電路）以及用于處理采集信號(hào)的處理電路（數(shù)字電路）。在現(xiàn)有技術(shù)中，MEMS傳感器的制造工藝通常是將采集電路和處理電路都集成在電子元件晶圓上，并直接在電子元件晶圓上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)，最后通過蓋板進(jìn)行鍵合封裝?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問題在于：1）采集電路與處理電路混合同一晶圓上，數(shù)字、模擬電路間會(huì)產(chǎn)生相互干擾且噪聲較大，難以控制，造成傳感器性能低下；2）采集電路與處理電路混合同一晶圓上會(huì)使電子元件晶圓的尺寸過大，導(dǎo)致芯片面積過大，不利于應(yīng)用至手持、穿戴等小體積的場(chǎng)景中；3）采集電路（模擬電路）可采用微米級(jí)的集成電路生產(chǎn)工藝，而處理電路（數(shù)字電路）則需要采用成本更高的納米級(jí)的集成電路生產(chǎn)工藝，現(xiàn)有技術(shù)將采集電路和處理電路共同集成在電子元件晶圓上，為了將就數(shù)字電路的工藝制程，整個(gè)電子元件晶圓都需要采用成本更高的納米級(jí)生產(chǎn)工藝，最終導(dǎo)致MEMS傳感器成本居高不下。總之，現(xiàn)有的技術(shù)方案嚴(yán)重制約了MEMS傳感器朝進(jìn)一步的智能化、小體積、高指標(biāo)、高性能、低成本方向發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種堆疊式MEMS傳感器封裝體。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種堆疊式MEMS傳感器封裝體，包括：

蓋板，用于封裝；

一片或多片采集晶圓，其上形成有采集電路和MEMS結(jié)構(gòu)，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳感器采集信號(hào)的功能；

一片或多片處理晶圓，其上形成有處理電路，用于控制采集電路和MEMS結(jié)構(gòu)采集信號(hào)并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出；

所述一片或多片處理晶圓、一片或多片采集晶圓以及蓋板是采用晶圓級(jí)鍵合工藝自下而上鍵合而成，其中，蓋板與采集晶圓或者采集晶圓與采集晶圓之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體，所有晶圓片之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

優(yōu)選地，所述蓋板下表面具有用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境的吸氣劑材料層。

優(yōu)選地，所述采集電路是采用0.13μm~0.5μm集成電路工藝制成；所述處理電路是采用14nm~180nm的集成電路工藝制成。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電橋墩是金屬橋墩。

優(yōu)選地，所述采集電路是前端處理電路AFE；所述處理包括轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析；所述處理電路包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器CPU或微處理器MPU；配合CPU或MPU進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路DSP；接收CPU或MPU信號(hào)控制并向采集電路傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐稟D以及接口電路。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種堆疊式MEMS傳感器芯片，采用的技術(shù)方案為：所述堆疊式MEMS傳感器芯片由上述堆疊式MEMS傳感器封裝體進(jìn)行切片形成。

本發(fā)明還提供了一種堆疊式MEMS傳感器芯片的制作方法，包括：

步驟S1：準(zhǔn)備一片或多片形成有處理電路的處理晶圓和一片或多片形成有采集電路的采集晶圓，其中，所述處理電路用于控制采集電路并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出；

步驟S2：將一片或多片處理晶圓與一片采集晶圓通過晶圓級(jí)鍵合工藝自下而上鍵合起來，所有晶圓片之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)；

步驟S3：若采集晶圓為一片，則在所述采集晶圓上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)，所述采集電路配合其上的MEMS結(jié)構(gòu)完成傳感器采集信號(hào)的功能；若采集晶圓為多片，則在所述采集晶圓生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)以后再將下一片采集晶圓鍵合至所述采集晶圓上，并在下一片采集晶圓上繼續(xù)生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)，重復(fù)上述動(dòng)作直至將所有采集晶圓鍵合完畢，所述多片采集晶圓之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)完成傳感器采集信號(hào)的功能，所有晶圓片之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)；

步驟S4：準(zhǔn)備蓋板，將蓋板通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓上，所述蓋板與采集晶圓之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體；

步驟S5：將封裝后的晶圓片進(jìn)行切片，形成獨(dú)立的堆疊式MEMS傳感器芯片。

優(yōu)選地，在步驟S4中所述蓋板下表面具有用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境的吸氣劑材料層，步驟S4為：準(zhǔn)備蓋板，在真空環(huán)境下激活吸氣劑材料層，再將蓋板通過晶圓鍵合工藝鍵合至第一晶圓上，所述蓋板與第一晶圓之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體。

優(yōu)選地，在步驟S1中所述采集電路是采用0.13μm~0.5μm集成電路工藝制成；所述處理電路是采用14nm~180nm的集成電路工藝制成。

優(yōu)選地，在步驟S1中所述采集電路是前端處理電路AFE；所述處理電路包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器CPU或微處理器MPU；配合CPU或MPU進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路DSP；接收CPU或MPU信號(hào)控制并向采集電路傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐稟D以及接口電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：

本發(fā)明將采集電路和處理電路分層設(shè)計(jì)，采用晶圓級(jí)鍵合工藝進(jìn)行鍵合并封裝，形成垂直的多層堆疊式結(jié)構(gòu)，

1）由于一層晶圓的厚度不到1mm，因此在厚度不明顯增加的情況下，能夠顯著降低晶圓面積，減小芯片尺寸，適合應(yīng)用于手機(jī)、穿戴和手持設(shè)備等小體積設(shè)備中；

2）在保證晶圓之間電性互聯(lián)的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)采集電路和處理電路的完全隔離，降低模擬電路和數(shù)字電路之間的干擾和電路噪聲，提高傳感器性能指標(biāo)；

3）將模擬電路和數(shù)字電路分層設(shè)計(jì)，采集電路和處理電路可以分別選擇適宜的工藝制程，降低傳感器工藝成本；

4）處理電路與采集電路分層設(shè)置，不僅可以為數(shù)字電路提供更大的設(shè)計(jì)空間，有效提升數(shù)字電路設(shè)計(jì)水平和功能，設(shè)置多層采集晶圓還能夠?qū)崿F(xiàn)多種傳感器功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的堆疊式MEMS傳感器封裝體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中堆疊式MEMS傳感器芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1堆疊式MEMS傳感器芯片制作方法流程圖；

圖4是本發(fā)明堆疊式MEMS傳感器芯片邏輯功能示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中的堆疊式MEMS傳感器封裝體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中堆疊式MEMS傳感器芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中堆疊式MEMS傳感器芯片制作方法流程圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例3中的堆疊式MEMS傳感器封裝體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中堆疊式MEMS傳感器芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例3中堆疊式MEMS傳感器芯片制作方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖10，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述：

實(shí)施例1：參見圖1，一種堆疊式MEMS傳感器封裝體，包括：蓋板10，用于封裝；一片采集晶圓20，其上形成有采集電路和MEMS結(jié)構(gòu)21，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)21實(shí)現(xiàn)傳感器采集信號(hào)的功能；一片處理晶圓30，其上形成有處理電路，用于控制采集電路和MEMS結(jié)構(gòu)21采集信號(hào)并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出；所述處理晶圓30、采集晶圓20以及蓋板10是采用晶圓級(jí)鍵合工藝自下而上鍵合而成，其中，蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體，采集晶圓20和處理晶圓30之間通過導(dǎo)電橋墩31實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述蓋板10下表面還具有吸氣劑材料層11，用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境，適用于紅外熱成像傳感器或其他需要真空封裝的MEMS傳感器。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電橋墩可以是金屬橋墩，也可以由其他能夠?qū)崿F(xiàn)電互聯(lián)的材料制成。

進(jìn)一步地，所述采集電路采用的是0.13μm~0.5μm集成電路工藝；所述處理電路采用的是14nm~180nm的集成電路工藝。

本發(fā)明將采集電路和處理電路分層設(shè)計(jì)，采用晶圓級(jí)鍵合工藝進(jìn)行鍵合并封裝，形成垂直的多層堆疊式結(jié)構(gòu)。由于一層晶圓的厚度不到1mm，因此在厚度不明顯增加的情況下，本發(fā)明能夠顯著降低晶圓面積，減小芯片尺寸，適用于手機(jī)、穿戴和手持設(shè)備等小體積設(shè)備；另外，在保證晶圓之間電性互聯(lián)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)采集電路和處理電路的完全隔離，降低模擬電路和數(shù)字電路之間的干擾和電路噪聲，提高傳感器性能指標(biāo)；再者，將模擬電路和數(shù)字電路分層設(shè)計(jì)，采集電路和處理電路可以分別選擇適宜的工藝制程，降低傳感器工藝成本；更重要的是，處理電路與采集電路分別加工，可以為數(shù)字電路提供更大的設(shè)計(jì)空間，有效提升數(shù)字電路設(shè)計(jì)水平和功能，在相同的面積下，數(shù)字電路的密度與功能將會(huì)更加強(qiáng)大。

進(jìn)一步地，所述采集電路是前端處理電路AFE，能夠接收處理電路輸入的信號(hào)并向MEMS結(jié)構(gòu)發(fā)送動(dòng)作指令；所述處理電路包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器CPU或微處理器MPU；配合CPU或MPU進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路DSP；接收CPU或MPU信號(hào)控制并向采集電路傳輸控制信號(hào)的數(shù)模混合電路AD以及接口電路，能夠?qū)崿F(xiàn)處理電路控制、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析和輸出功能。在這個(gè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上只需向傳感器內(nèi)部輸入基礎(chǔ)指令，例如When、What，CPU或MCU 即可完成一系列控制運(yùn)算分析并將結(jié)果輸出。在新的堆疊式結(jié)構(gòu)框架中將中央處理器CPU或微處理器MPU、數(shù)字信號(hào)處理電路DSP、數(shù)模混合電路AD和接口電路集成在一片或多片處理晶圓上，能夠使得傳感器芯片不需外接電路即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部控制、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析和輸出功能，進(jìn)一步降低傳感器芯片所應(yīng)用的終端產(chǎn)品體積，尤其適用于安裝至高精度、低功耗、小體積的終端產(chǎn)品上。當(dāng)然，上述是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，本發(fā)明的處理電路還可以根據(jù)需求增設(shè)或減少相應(yīng)功能模塊。

參見圖2，是本發(fā)明堆疊式MEMS傳感器芯片結(jié)構(gòu)示意圖，所述堆疊式MEMS傳感器芯片是將上述堆疊式MEMS傳感器封裝體切片形成。堆疊式MEMS傳感器芯片中蓋板、采集晶圓和處理晶圓等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如上述描述，在此不再贅述。

參見圖3，基于上述堆疊式MEMS傳感器芯片，本發(fā)明還提供了一種堆疊式MEMS傳感器芯片的制作方法，包括：

步驟S1：準(zhǔn)備形成有處理電路的一片處理晶圓30和形成有采集電路的一片采集晶圓20，其中，所述采集電路用于采集信號(hào)；所述處理電路用于控制采集電路并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出。

優(yōu)選地，所述采集電路是采用0.13μm~0.5μm集成電路工藝制成；所述處理電路是采用14nm~180nm的集成電路工藝制成。

步驟S2：將采集晶圓20通過晶圓級(jí)鍵合工藝鍵合至處理晶圓30上，所述采集晶圓20和處理晶圓30之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電橋墩可以是金屬橋墩，當(dāng)然也可以由其他能夠?qū)崿F(xiàn)電互聯(lián)的材料制成。

步驟S3：在采集晶圓20上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)21完成傳感器采集信號(hào)的功能。

步驟S4：準(zhǔn)備蓋板10，將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20上，所述蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)21的封裝腔體。

作為優(yōu)選的方案，所述蓋板10下表面具有用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境的吸氣劑材料層11，適用于紅外熱成像傳感器或其他需要真空封裝的MEMS傳感器。這里，步驟S4為：準(zhǔn)備蓋板10，在真空環(huán)境下激活吸氣劑材料層11，再將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20上，所述蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體。此時(shí)，封裝腔體內(nèi)為真空環(huán)境。

作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，如果傳感器中的MEMS結(jié)構(gòu)21需要工作在惰性氣體環(huán)境下，這里，步驟S4還可以是：準(zhǔn)備蓋板10，在惰性氣體保護(hù)的環(huán)境下將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20上，所述蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體。此時(shí)。封裝腔體內(nèi)是惰性氣體保護(hù)的環(huán)境。

步驟S5：將封裝后的封裝體進(jìn)行切片即可形成獨(dú)立的堆疊式MEMS傳感器。

進(jìn)一步地，在步驟S1中所述采集電路是前端處理電路AFE；所述處理電路包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器CPU或微處理器MPU；配合CPU或MPU進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路DSP；接收CPU或MPU信號(hào)控制并向采集電路傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐稟D以及接口電路，能夠?qū)崿F(xiàn)處理電路控制、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析和輸出功能。在這個(gè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上只需向傳感器內(nèi)部輸入基礎(chǔ)指令，例如When、What，CPU或MCU 即可完成一系列控制運(yùn)算分析并將結(jié)果輸出。

參見圖4，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的邏輯示意圖，堆疊式MEMS傳感器芯片完整的一次工作過程是：通過接口電路向CPU或MPU輸入信號(hào)，CPU或MPU開始工作并可以指令數(shù)字信號(hào)處理電路DSP對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理后向數(shù)模混合電路AD傳輸數(shù)字信號(hào)，數(shù)?；旌想娐稟D將接受到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳輸至前端處理電路AFE，由前端處理電路AFE向MEMS結(jié)構(gòu)發(fā)送動(dòng)作指令，MEMS結(jié)構(gòu)接收指令后采集被測(cè)信號(hào)并發(fā)回至MEMS結(jié)構(gòu)，MEMS結(jié)構(gòu)將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后發(fā)回至前端處理電路AFE，AFE接收后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行初步處理即傳送至數(shù)?；旌想娐?，數(shù)?；旌想娐穼⒉杉降哪M信號(hào)轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號(hào)后發(fā)送至CPU或MPU，CPU或MPU可以指令數(shù)字信號(hào)處理電路DSP對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后發(fā)回CPU或MPU，CPU或MPU將經(jīng)過運(yùn)算處理分析后的信號(hào)通過接口電路輸出。

實(shí)施例2：參見圖5，本實(shí)施例同樣提供一種堆疊式MEMS傳感器封裝體，其他部分與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于：所述處理晶圓30為2片晶圓，分別為處理晶圓1（30a）和處理晶圓2(30b)。優(yōu)選地，所述蓋板10下表面還具有吸氣劑材料層11，用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境，適用于紅外熱成像傳感器或其他需要真空封裝的MEMS傳感器。所述導(dǎo)電橋墩可以是金屬橋墩，也可以由其他能夠?qū)崿F(xiàn)電互聯(lián)的材料制成。所述采集電路采用的是0.13μm~0.5μm集成電路工藝；所述處理電路采用的是14nm~180nm的集成電路工藝。

與實(shí)施例1相同，所述處理晶圓上的處理電路可以包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器CPU或微處理器MPU；配合CPU或MPU進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路DSP；接收CPU或MPU信號(hào)控制并向采集電路傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐稟D以及接口電路，各部分電路可以按照需求設(shè)置在處理晶圓1或處理晶圓2上。將上述封裝體切片后即可形成獨(dú)立的堆疊式MEMS傳感器，如圖6所示。

參見圖7，基于上述堆疊式MEMS傳感器芯片，其制作過程具體可以包括：

步驟S1：準(zhǔn)備形成有處理電路的處理晶圓1（30a）和處理晶圓2（30b）以及形成有采集電路的采集晶圓20，其中，所述處理電路用于控制采集電路并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出。

步驟S2：將處理晶圓1（30a）通過晶圓級(jí)鍵合工藝鍵合至處理晶圓2（30b）上，再將采集晶圓20通過晶圓級(jí)鍵合工藝鍵合至處理晶圓2（30b）上，三片晶圓之間通過導(dǎo)電橋墩31實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

步驟S3：在采集晶圓20上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)完成傳感器采集信號(hào)的功能。

步驟S4：準(zhǔn)備蓋板10，將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20上，所述蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體。

作為優(yōu)選的方案，所述蓋板10下表面具有用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境的吸氣劑材料層11，適用于紅外熱成像傳感器或其他需要真空封裝的MEMS傳感器。這里，步驟S4為：準(zhǔn)備蓋板10，在真空環(huán)境下激活吸氣劑材料層11，再將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20上，所述蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體。此時(shí)，封裝腔體內(nèi)為真空環(huán)境。

作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，如果傳感器中的MEMS結(jié)構(gòu)需要工作在惰性氣體環(huán)境下，這里，步驟S4還可以是：準(zhǔn)備蓋板10，在惰性氣體保護(hù)的環(huán)境下將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20上，所述蓋板10與采集晶圓20之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體。此時(shí)。封裝腔體內(nèi)是惰性氣體保護(hù)的環(huán)境。

步驟S5：將封裝后的封裝體進(jìn)行切片，即形成獨(dú)立的堆疊式MEMS傳感器。

相對(duì)于實(shí)施例1，實(shí)施例2提供的技術(shù)方案能夠進(jìn)一步增大處理電路的設(shè)計(jì)空間，增強(qiáng)處理電路功能。

實(shí)施例3：參見圖8，本實(shí)施例還提供一種堆疊式MEMS傳感器封裝體，其他部分與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于：所述采集晶圓20為2片晶圓，分別是采集晶圓1（20a）和采集晶圓2(20b)，在采集晶圓1和采集晶圓2上分別生長(zhǎng)有MEMS結(jié)構(gòu)21a和21b。這里，MEMS結(jié)構(gòu)21a和21b實(shí)現(xiàn)的功能可以相同也可以不同，由采集晶圓上的采集電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選地，所述蓋板10下表面還具有吸氣劑材料層11，用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境，適用于紅外熱成像傳感器或其他需要真空封裝的MEMS傳感器。所述導(dǎo)電橋墩可以是金屬橋墩，也可以由其他能夠?qū)崿F(xiàn)電互聯(lián)的材料制成。所述采集電路采用的是0.13μm~0.5μm集成電路工藝；所述處理電路采用的是14nm~180nm的集成電路工藝。

與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例中處理晶圓上的處理電路可以包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器CPU或微處理器MPU；配合CPU或MPU進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路DSP；接收CPU或MPU信號(hào)控制并向采集電路傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐稟D以及接口電路。

參見圖9，將上述封裝體切片后即可形成獨(dú)立的堆疊式MEMS傳感器芯片。

參見圖10，基于上述堆疊式MEMS傳感器芯片，其制作過程具體可以包括：

步驟S1：準(zhǔn)備形成有處理電路的處理晶圓30以及形成有采集電路的采集晶圓1（20a）和采集晶圓2（20b），其中，所述處理電路用于控制采集電路并將采集到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出。

步驟S2：采集晶圓1（20a）通過晶圓級(jí)鍵合工藝鍵合至處理晶圓30上，兩片晶圓之間通過導(dǎo)電橋墩31實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

步驟S3：在采集晶圓20a上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21a，之后再將采集晶圓2（20b）鍵合至采集晶圓1（20a）上，并在采集晶圓2（20b）上繼續(xù)生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21b，所述采集晶圓1和采集晶圓2之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)完成傳感器采集信號(hào)的功能，所有晶圓之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

這里，采集晶圓1上生長(zhǎng)的MEMS結(jié)構(gòu)21a與采集晶圓2上生長(zhǎng)的MEMS結(jié)構(gòu)21b可以相同或者不同，不同的MEMS結(jié)構(gòu)可以用于實(shí)現(xiàn)不同的傳感器功能。

需要注意的是，這里的MEMS結(jié)構(gòu)21a是由采集晶圓20b鍵合封裝，由于吸氣劑需要高溫激活，晶圓不適合直接與吸氣劑接觸，因此MEMS結(jié)構(gòu)21a適合工作在空氣或者惰性氣體環(huán)境下。此時(shí)，步驟S3為：在采集晶圓20a上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21a，之后在空氣或惰性氣體保護(hù)的環(huán)境下將采集晶圓2（20b）鍵合至采集晶圓1（20a）上，并在采集晶圓2（20b）上繼續(xù)生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21b，處理晶圓、采集晶圓1和采集晶圓2之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)，所述采集晶圓1和采集晶圓2之間形成MEMS結(jié)構(gòu)的封裝腔體，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)完成傳感器采集信號(hào)的功能。

若MEMS結(jié)構(gòu)21a仍然需要工作在真空環(huán)境下，則需要在封裝腔體內(nèi)部設(shè)置與采集晶圓1和2隔熱良好的吸氣劑，此時(shí)，步驟S3為：在采集晶圓20a上生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21a，在真空環(huán)境激活吸氣劑再將采集晶圓2（20b）鍵合至采集晶圓1（20a）上，并在采集晶圓2（20b）上繼續(xù)生長(zhǎng)MEMS結(jié)構(gòu)21b，所述采集晶圓1和采集晶圓2之間形成MEMS結(jié)構(gòu)21a的封裝腔體，所述采集電路配合MEMS結(jié)構(gòu)21a、21b完成傳感器采集信號(hào)的功能，所有晶圓片之間通過導(dǎo)電橋墩實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)。

步驟S4：準(zhǔn)備蓋板10，將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20b上，所述蓋板10與采集晶圓20b之間形成MEMS結(jié)構(gòu)21b的封裝腔體。

作為優(yōu)選的方案，所述蓋板10下表面具有用于實(shí)現(xiàn)封裝腔體內(nèi)真空環(huán)境的吸氣劑材料層11，適用于紅外熱成像傳感器等其他需要在真空環(huán)境下工作的MEMS結(jié)構(gòu)。這里，步驟S4為：準(zhǔn)備蓋板10，在真空環(huán)境下激活吸氣劑材料層11，再將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20b上，所述蓋板10與采集晶圓20b之間形成MEMS結(jié)構(gòu)21b的封裝腔體。此時(shí)，封裝腔體內(nèi)為真空環(huán)境。

作為另一個(gè)優(yōu)選的方案，如果傳感器中的MEMS結(jié)構(gòu)21b需要工作在惰性氣體環(huán)境下，這里，步驟S4還可以是：準(zhǔn)備蓋板10，在惰性氣體保護(hù)的環(huán)境下將蓋板10通過晶圓鍵合工藝鍵合至采集晶圓20b上，所述蓋板10與采集晶圓20b之間形成MEMS結(jié)構(gòu)21b的封裝腔體。此時(shí)，封裝腔體內(nèi)是惰性氣體保護(hù)的環(huán)境。

步驟S5：將封裝后的封裝體進(jìn)行切片，即形成獨(dú)立的堆疊式MEMS傳感器。

相對(duì)于實(shí)施例1和實(shí)施例2，實(shí)施例3提供的技術(shù)方案中具有多個(gè)采集晶圓，能夠?qū)崿F(xiàn)多種傳感器功能。

在上述實(shí)施例中，實(shí)施例1中采集晶圓和處理晶圓分別為1片，實(shí)施例2中采集晶圓為1片、處理晶圓為2片，實(shí)施例3中采集晶圓為2片、處理晶圓為1片。相對(duì)于實(shí)施例1，實(shí)施例2提供的技術(shù)方案能夠進(jìn)一步增大處理電路的設(shè)計(jì)空間，增強(qiáng)處理電路功能；實(shí)施例3提供的技術(shù)方案能夠增加傳感器功能。

當(dāng)然，本發(fā)明中采集電路和處理晶圓的片數(shù)還可以根據(jù)需要設(shè)置成2、2,2、3，3、2,3、3或其他組合。需要注意的是，采集晶圓和處理晶圓的片數(shù)并不是越多越好，一方面會(huì)增加工藝流程，另外還會(huì)使芯片厚度增加，建議根據(jù)需要進(jìn)行適宜的選擇。

總之，以上僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在本發(fā)明的精神范圍之內(nèi)，對(duì)本發(fā)明所做的等同變換或修改均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。