一種融合傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型實施例公開了一種融合傳感器，包括：襯底晶圓、位于所述襯底晶圓表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)以及位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)，其中，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)中的MEMS壓力傳感器晶圓、所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)中的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓以及所述襯底晶圓共同構(gòu)成一真空腔，從而使得所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)與所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)共用一個真空腔，進而使得本實用新型所提供的融合傳感器在同時實現(xiàn)MEMS慣性傳感器與MEMS壓力傳感器功能的基礎(chǔ)上，降低了所述融合傳感器的尺寸。
【專利說明】一種融合傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及MEMS傳感器制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種融合傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS (Microelectro Mechanical Systems,即微機電系統(tǒng))傳感器是采用微電子和微機械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適用于批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點，同時，在微米量級的特征尺寸使得他可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。
[0003]目前消費類電子產(chǎn)品中，如手機、平板電腦等，也開始大規(guī)模采用MEMS慣性傳感器和MEMS壓力傳感器，其中，MEMS慣性傳感器中MEMS加速度傳感器和MEMS陀螺儀在整個銷售額里占有很大的比例。
[0004]隨著消費類電子產(chǎn)品對于成本及功耗等要求日益嚴(yán)格，各種傳感器的融合趨勢越來越明顯，但是，現(xiàn)有技術(shù)中融合傳感器的尺寸較大。
實用新型內(nèi)容
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種融合傳感器，以降低所述融合傳感器的尺寸。
[0006]為解決上述問題，本實用新型實施例提供了如下技術(shù)方案:
[0007]—種融合傳感器,包括:
[0008]襯底晶圓，
[0009]位于所述襯底晶圓表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)包括:位于所述襯底晶圓表面的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓以及位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓中間的慣性傳感器檢測單元；
[0010]位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓表面的MEMS壓力傳感器晶圓、相對位于所述MEMS壓力傳感器晶圓上表面內(nèi)的第一壓敏電阻和第二壓敏電阻；
[0011]其中，所述MEMS壓力傳感器晶圓包括:環(huán)形側(cè)壁以及位于所述環(huán)形側(cè)壁包圍區(qū)域的應(yīng)變薄膜，所述應(yīng)變薄膜與所述慣性傳感器檢測單元之間具有間隙，且所述環(huán)形側(cè)壁、所述應(yīng)變薄膜與所述MEMS慣性傳感器晶圓、所述襯底晶圓共同構(gòu)成真空腔。
[0012]優(yōu)選的，第一壓敏電阻和第二壓敏電阻相對位于所述應(yīng)變薄膜朝向所述環(huán)形側(cè)壁的一側(cè)。
[0013]優(yōu)選的，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)為MEMS加速度傳感器結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選的，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)為MEMS陀螺儀結(jié)構(gòu)。
[0015]優(yōu)選的，所述融合傳感器還包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓朝向所述MEMS壓力傳感器晶圓一側(cè)表面的玻璃板。
[0016]優(yōu)選的，所述融合傳感器還包括:位于所述MEMS壓力傳感器晶圓朝向所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓表面的玻璃板。
[0017]優(yōu)選的，所述融合傳感器還包括:
[0018]位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓朝向所述MEMS壓力傳感器晶圓一側(cè)表面的第
一金屬層;
[0019]位于所述MEMS壓力傳感器晶圓朝向所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓一側(cè)表面的第
二金屬層。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0021]本實用新型實施例所提供的技術(shù)方案中，所述融合傳感器包括:襯底晶圓、位于所述襯底晶圓表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)以及位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)，其中，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)中的MEMS壓力傳感器晶圓、所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)中的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓以及所述襯底晶圓共同構(gòu)成一真空腔，從而使得所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)與所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)共用一個真空腔，進而使得本實用新型所提供的融合傳感器可以在同時實現(xiàn)MEMS慣性傳感器與MEMS壓力傳感器功能的基礎(chǔ)上，降低所述融合傳感器的尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中MEMS慣性傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中MEMS壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實用新型實施例所提供的融合傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中融合傳感器的尺寸較大。
[0027]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，這是由于現(xiàn)有技術(shù)中在融合MEMS加速度傳感器和MEMS壓力傳感器或融合MEMS陀螺儀和MEMS壓力傳感器時，通常是通過采用將MEMS加速度傳感器和MEMS壓力傳感器、或MEMS陀螺儀和MEMS壓力傳感器封裝在同一封裝體內(nèi)，實現(xiàn)MEMS加速度傳感器和MEMS壓力傳感器的融合或MEMS陀螺儀和MEMS壓力傳感器的融合，從而導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中融合傳感器的尺寸較大。
[0028]發(fā)明人進一步研究發(fā)現(xiàn)，MEMS加速度傳感器和MEMS陀螺儀等MEMS傳感器為了維持一定的阻尼，通常都有一定的真空要求，尤其是MEMS陀螺儀對真空的要求很高，從而使得MEMS加速度傳感器和MEMS陀螺儀等MEMS傳感器的結(jié)構(gòu)中包括一個真空腔，以滿足其對真空的要求。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的MEMS慣性傳感器包括:襯底晶圓11、位于所述襯底晶圓11表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)12以及位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)12表面的密封晶圓13，其中，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)12包括:位于所述襯底晶圓11表面的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓121以及位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓121中間的慣性傳感器檢測單元122，且所述密封晶圓11、所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓121和所述密封晶圓13構(gòu)成真空腔14。
[0029]而壓力傳感器用于測量外界壓力相對于真空腔內(nèi)壓力的差值，亦包括一真空腔。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的MEMS壓力傳感器包括:密封晶圓21、位于所述密封晶圓21表面MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)22，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)22包括:位于所述密封晶圓21表面的MEMS壓力傳感器晶圓221、相對位于所述MEMS壓力傳感器晶圓221上表面內(nèi)的第一壓敏電阻222和第二壓敏電阻223，其中，所述密封晶圓21與所述MEMS壓力傳感器晶圓221構(gòu)成真空腔24。
[0030]有鑒于此，本實用新型實施例提供了一種融合傳感器，包括:
[0031]襯底晶圓，
[0032]位于所述襯底晶圓表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)包括:位于所述襯底晶圓表面的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓以及位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓中間的慣性傳感器檢測單元；
[0033]位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓表面的MEMS壓力傳感器晶圓、相對位于所述MEMS壓力傳感器晶圓上表面內(nèi)的第一壓敏電阻和第二壓敏電阻；
[0034]其中，所述MEMS壓力傳感器晶圓包括:環(huán)形側(cè)壁以及位于所述環(huán)形側(cè)壁包圍區(qū)域的應(yīng)變薄膜，所述應(yīng)變薄膜與所述慣性傳感器檢測單元之間具有間隙，且所述環(huán)形側(cè)壁、所述應(yīng)變薄膜與所述MEMS慣性傳感器晶圓、所述襯底晶圓共同構(gòu)成真空腔。
[0035]由此可見，本實用新型實施例所提供的融合傳感器，包括:襯底晶圓、位于所述襯底晶圓表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)以及位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)，其中，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)中的MEMS壓力傳感器晶圓、所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)中的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓以及所述襯底晶圓共同構(gòu)成一真空腔，從而使得所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)與所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)共用一個真空腔，進而使得本實用新型所提供的融合傳感器可以在同時實現(xiàn)MEMS慣性傳感器與MEMS壓力傳感器功能的基礎(chǔ)上，降低所述融合傳感器的尺寸。
[0036]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0037]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
[0038]如圖3所示，本實用新型實施例提供了一種融合傳感器，包括:
[0039]襯底晶圓31，
[0040]位于所述襯底晶圓31表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32包括:位于所述襯底晶圓31表面的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321以及位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321中間的慣性傳感器檢測單元322 ；
[0041 ] 位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)33，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)33包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321表面的MEMS壓力傳感器晶圓331、相對位于所述MEMS壓力傳感器晶圓331上表面內(nèi)的第一壓敏電阻332和第二壓敏電阻333 ；[0042]其中，所述MEMS壓力傳感器晶圓331包括:環(huán)形側(cè)壁3311以及位于所述環(huán)形側(cè)壁3311包圍區(qū)域的應(yīng)變薄膜3312，所述應(yīng)變薄膜3312與所述慣性傳感器檢測單元322之間具有間隙，且所述環(huán)形側(cè)壁3311、所述應(yīng)變薄膜3312與所述MEMS慣性傳感器晶圓、所述襯底晶圓31共同構(gòu)成真空腔34。
[0043]優(yōu)選的，所述第一壓敏電阻332和第二壓敏電阻333相對位于所述應(yīng)變薄膜3312朝向所述環(huán)形側(cè)壁3311的一側(cè)，但本實用新型對此并不做限定，只要保證所述第一壓敏電阻332和第二壓敏電阻333之間具有一定的距離，從而可以利用所述第一壓敏電阻332和第二壓敏電阻333測量出外界壓力相對于真空腔34內(nèi)壓力的差值即可。
[0044]在本實用新型的一個實施例中，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32為MEMS加速度傳感器結(jié)構(gòu)，在本實用新型的另一個實施例中，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32為MEMS陀螺儀結(jié)構(gòu)，但本實用新型所提供的融合傳感器中，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32并不僅限于此，視具體情況而定。
[0045]在本實用新型的一個具體實施例中，所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321與所述MEMS壓力傳感器晶圓331為硅片，優(yōu)選通過硅-硅晶圓級鍵合工藝固定在一起，從而使得所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321、所述MEMS壓力傳感器晶圓331和襯底晶圓31共同構(gòu)成真空腔34。
[0046]在本實用新型的另一個具體實施例中，所述融合傳感器還包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321朝向所述MEMS壓力傳感器晶圓331 —側(cè)表面的玻璃板(圖中未示出)，且所述MEMS壓力傳感器晶圓331和所述玻璃板優(yōu)選通過硅-玻璃鍵合工藝固定在一起，從而使得所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321、所述MEMS壓力傳感器晶圓331和所述襯底晶圓31共同構(gòu)成真空腔34。
[0047]在本實用新型的又一個實施例中，所述融合傳感器還包括:位于所述MEMS壓力傳感器晶圓331朝向所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321表面的玻璃板(圖中未示出)，且所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321和所述玻璃板優(yōu)選通過硅-玻璃鍵合工藝固定在一起，從而使得所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321、所述MEMS壓力傳感器晶圓331和所述襯底晶圓31共同構(gòu)成真空腔34。
[0048]在本實用新型再一個實施例中，所述融合傳感器還包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321朝向所述MEMS壓力傳感器晶圓331 —側(cè)表面的第一金屬層(圖中未不出)，以及位于所述MEMS壓力傳感器晶圓331朝向所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321表面的第二金屬層(圖中未示出)，且所述第一金屬層和第二金屬層優(yōu)選通過金屬-金屬鍵合工藝固定在一起，從而使得所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321、所述MEMS壓力傳感器晶圓331和所述襯底晶圓31共同構(gòu)成真空腔34。
[0049]需要說明的是，本實用新型實施例所提供的融合傳感器結(jié)構(gòu)中，所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321和所述MEMS壓力傳感器晶圓331優(yōu)選通過鍵合工藝固定在一起，但在本實用新型的其他實施例中，所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321與所述MEMS壓力傳感器晶圓331也可以通過粘接等工藝固定在一起，本實用新型對此并不做限定，只要保證所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321、所述MEMS壓力傳感器晶圓331和所述襯底晶圓31共同構(gòu)成真空腔34即可。
[0050]還需要說明的是，本實用新型實施例所提供的融合傳感器在制作過程中，可以單獨制作一個融合傳感器，也可以同時制作多個融合傳感器，然后在所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321和所述MEMS壓力傳感器晶圓331固定連接后，通過劃片工藝分成單個融合傳感器，本實用新型對此并不做限定，視具體情況而定。
[0051]由此可見，本實用新型實施例所提供的融合傳感器，利用所述MEMS壓力傳感器晶圓331作為所述MEMS慣性傳感器的密封晶圓，并利用所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓321和所述襯底晶圓31作為所述MEMS壓力傳感器的密封晶圓，從而使得所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)32與所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)33共用一個真空腔34，進而使得本實用新型所提供的融合傳感器，可以在同時實現(xiàn)MEMS慣性傳感器與MEMS壓力傳感器功能的基礎(chǔ)上，降低所述融合傳感器的尺寸和成本。
[0052]而且，現(xiàn)有技術(shù)中在制作MEMS慣性傳感器和MEMS壓力傳感器的融合傳感器時，需要單獨制作MEMS慣性傳感器和MEMS壓力傳感器，再將MEMS慣性傳感器和MEMS壓力傳感器進行封裝，其中涉及所述MEMS慣性傳感器中，襯底晶圓11、MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)12和密封晶圓13的密封鍵合，以及所述MEMS壓力傳感器中密封晶圓21和MEMS壓力傳感器晶圓22的密封鍵合，工藝較為繁瑣，而本實用新型實施例中，只需一次鍵合工藝即可，且無需額外封裝，從而簡化了所述融合傳感器結(jié)構(gòu)的制作工藝，同時降低了所述融合傳感器的成本。
[0053]綜上所述，本實用新型實施例所提供的融合傳感器的尺寸較小，制作工藝較簡單，成本較低。
[0054]本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。
[0055]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種融合傳感器，其特征在于，包括: 襯底晶圓， 位于所述襯底晶圓表面的MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)包括:位于所述襯底晶圓表面的環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓以及位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓中間的慣性傳感器檢測單元； 位于所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)表面的MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)，所述MEMS壓力傳感器結(jié)構(gòu)包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓表面的MEMS壓力傳感器晶圓、相對位于所述MEMS壓力傳感器晶圓上表面內(nèi)的第一壓敏電阻和第二壓敏電阻； 其中，所述MEMS壓力傳感器晶圓包括:環(huán)形側(cè)壁以及位于所述環(huán)形側(cè)壁包圍區(qū)域的應(yīng)變薄膜，所述應(yīng)變薄膜與所述慣性傳感器檢測單元之間具有間隙，且所述環(huán)形側(cè)壁、所述應(yīng)變薄膜與所述MEMS慣性傳感器晶圓、所述襯底晶圓共同構(gòu)成真空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合傳感器，其特征在于，第一壓敏電阻和第二壓敏電阻相對位于所述應(yīng)變薄膜朝向所述環(huán)形側(cè)壁的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融合傳感器，其特征在于，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)為MEMS加速度傳感器結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融合傳感器，其特征在于，所述MEMS慣性傳感器結(jié)構(gòu)為MEMS陀螺儀結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合傳感器，其特征在于，所述融合傳感器還包括:位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓朝向所述MEMS壓力傳感器晶圓一側(cè)表面的玻璃板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合傳感器，其特征在于，所述融合傳感器還包括:位于所述MEMS壓力傳感器晶圓朝向所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓表面的玻璃板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合傳感器，其特征在于，所述融合傳感器還包括: 位于所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓朝向所述MEMS壓力傳感器晶圓一側(cè)表面的第一金屬層； 位于所述MEMS壓力傳感器晶圓朝向所述環(huán)形MEMS慣性傳感器晶圓一側(cè)表面的第二金屬層。
【文檔編號】G01D21/02GK203745004SQ201420063666
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】張俊德 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司