Mems封裝的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種MEMS封裝，包括基板以及在所述基板上形成的至少一個(gè)第一MEMS傳感器，所述基板上還形成有至少一個(gè)與所述第一MEMS傳感器功能不同的第二MEMS傳感器。相較于兩種具有不同功能的MEMS傳感器分別制造再集成封裝的MEMS傳感器，本實(shí)用新型通過在同一基板上一次形成兩種功能不同的MEMS傳感器，使產(chǎn)品具有更為緊湊的結(jié)構(gòu)，從而獲得更小的產(chǎn)品尺寸及更低的生產(chǎn)成本。
【專利說明】MEMS封裝
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種利用MEMS (Micro Electro Mechanical System)技術(shù)制造的傳感器(MEMS傳感器)，尤其涉及一種MEMS封裝。
【【背景技術(shù)】】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems)是指集微傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)處理器、控制電路、接口電路、通信和電源為一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。它涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。微機(jī)電系統(tǒng)傳感器是采用微電子和微機(jī)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、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級(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。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的MEMS封裝，MEMS壓力傳感器和MEMS麥克風(fēng)均為單獨(dú)制造，在集成封裝的過程中，需要使兩種芯片之間有較大的間距，以避免在封裝過程中，各自的工藝步驟相互之間的干擾。這種MEMS封裝不利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的小型化，也不利于成本節(jié)約。
[0004]因此，有必要提供一 種新型的MEMS封裝。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)更為緊湊且可以在更小的封裝尺寸下實(shí)現(xiàn)更為完善的功能的MEMS封裝。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種MEMS封裝，包括基板以及在所述基板上形成的至少一個(gè)第一 MEMS傳感器，所述基板上還形成有至少一個(gè)第二 MEMS傳感器。
[0007]優(yōu)選的，所述第二 MEMS傳感器為MEMS壓力傳感器。
[0008]優(yōu)選的，所述MEMS壓力傳感器包括設(shè)置在所述基板上的絕緣支撐件以及設(shè)置在所述絕緣支撐件上的壓阻元件；所述絕緣支撐件具有內(nèi)壁面，該MEMS壓力傳感器還包括由所述壓阻元件、所述絕緣支撐件的內(nèi)壁面和所述基板圍成的密閉區(qū)。
[0009]優(yōu)選的，所述壓阻元件為振膜，所述振膜通過離子注入形成壓阻區(qū)。
[0010]優(yōu)選的，所述MEMS壓力傳感器包括設(shè)置在所述基板上的第一導(dǎo)電層、設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的絕緣支撐部以及設(shè)置在所述絕緣支撐部上的第二導(dǎo)電層；所述絕緣支撐部具有內(nèi)腔，該MEMS壓力傳感器還包括由所述第一導(dǎo)電層、所述絕緣支撐部的內(nèi)腔和所述第二導(dǎo)電層圍成的密封區(qū)。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)電層為設(shè)置在所述基板上的電極。
[0012]優(yōu)選的，所述第二導(dǎo)電層為導(dǎo)電薄膜。
[0013]優(yōu)選的，所述第一 MEMS傳感器為MEMS麥克風(fēng)。
[0014]優(yōu)選的，所述MEMS麥克風(fēng)包括設(shè)置在所述基板上的貫通孔、覆蓋在所述貫通孔上的靜止部和遠(yuǎn)離所述基板的振動(dòng)部。
[0015]優(yōu)選的，所述靜止部包括覆蓋在所述貫通孔上的背板和設(shè)置在所述背板上的絕緣件，所述背板上開設(shè)有與所述貫通孔連通的聲孔；所述振動(dòng)部為覆蓋在所述絕緣件上的振膜。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于:相較于兩種具有不同功能的MEMS傳感器分別制造再集成封裝的MEMS傳感器，本實(shí)用新型通過在同一基板上一次形成兩種功能不同的MEMS傳感器，使產(chǎn)品具有更為緊湊的結(jié)構(gòu)，從而獲得更小的產(chǎn)品尺寸及更低的生產(chǎn)成本。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017]圖1為本實(shí)用新型一種MEMS封裝第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型一種MEMS封裝第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該MEMS封裝100包括基板101以及在基板101上形成的至少一個(gè)第一 MEMS傳感器和至少一個(gè)第二 MEMS傳感器，第一MEMS傳感器與第二 MEMS傳感器具有不同的功能，且兩種MEMS傳感器在基板101平鋪。優(yōu)選的，第一 MEMS傳感器為MEMS麥克風(fēng)300，第二 MEMS傳感器為MEMS壓力傳感器200。第一 MEMS傳感器或第二 MEMS傳感器還可以是MEMS流量傳感器、MEMS溫度傳感器或其他種類的MEMS傳感器。其中ME MS壓力傳感器200包括設(shè)置在基板101上的絕緣支撐件201以及設(shè)置在絕緣支撐件201上的壓阻元件202。絕緣支撐件201具有內(nèi)壁面203，且該MEMS壓力傳感器200還包括由壓阻元件202、絕緣支撐件201的內(nèi)壁面203和基板101圍成的密閉區(qū) 204。
[0021]在該實(shí)施例中，壓阻元件202為振膜，振膜通過離子注入形成壓阻區(qū)或者壓電區(qū)。振膜上的壓阻區(qū)隨振膜形態(tài)改變而引起相應(yīng)的阻值或電壓(電流)的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的感應(yīng)。
[0022]MEMS麥克風(fēng)300包括設(shè)置在基板101上的貫通孔301、覆蓋在貫通孔301上的靜止部302和遠(yuǎn)離基板101的振動(dòng)部303。優(yōu)選的，靜止部302包括覆蓋在貫通孔301上的背板304和設(shè)置在背板304上的絕緣件305，背板304上開設(shè)有與貫通孔301連通的聲孔306。振動(dòng)部303為覆蓋在絕緣件305上的振膜。振膜與背板304上分別設(shè)有導(dǎo)電層并可加電，但加電的部分由于絕緣件305的存在而相互絕緣，這樣，振膜與背板304就組成了具有電容的電容器。背板304上設(shè)置有聲孔306，聲音氣流可通過該聲孔306傳遞到振膜上，并引起振膜上下振動(dòng)。因?yàn)檎衲づc背板304之間形成電容器，當(dāng)振膜振動(dòng)時(shí)，兩者之間的距離發(fā)生變化，導(dǎo)致電容值發(fā)生變化，電容發(fā)生的變化則產(chǎn)生了電流，從而將聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。振膜與背板304之間的空間的大小可通過控制絕緣件305的厚度來調(diào)整。
[0023]整個(gè)基板101成型后通過wafer bonding (晶圓鍵合)與上層結(jié)構(gòu)(在本實(shí)施例中，上層結(jié)構(gòu)指MEMS壓力傳感器200的絕緣支撐件201和MEMS麥克風(fēng)300的背板304)連接，在此過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)密閉區(qū)204中壓力的控制。
[0024]相較于MEMS壓力傳感器和MEMS聲學(xué)傳感器分別制造再封裝成MEMS傳感器的情況，通過在同一基板上一次形成MEMS壓力傳感器和MEMS麥克風(fēng)，使產(chǎn)品具有更為緊湊的結(jié)構(gòu)，從而獲得更小的產(chǎn)品尺寸及更低的生產(chǎn)成本。[0025]如圖2所示，在本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中，該MEMS封裝仍然包括在基板101以及在基板101上形成的至少一個(gè)第一 MEMS傳感器和至少一個(gè)第二 MEMS傳感器，第一 MEMS傳感器和第二 MEMS傳感器具有不同的功能，且兩種MEMS傳感器在基板101上平鋪。優(yōu)選的，第一 MEMS傳感器為MEMS麥克風(fēng)300，第二 MEMS傳感器為MEMS壓力傳感器400。第一MEMS傳感器或第二 MEMS傳感器還可以是MEMS流量傳感器、MEMS溫度傳感器或其他種類的MEMS傳感器。MEMS麥克風(fēng)300的各個(gè)組成部分和功能均與上一實(shí)施例相同，在此不再敘述。不同的是MEMS壓力傳感器400的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，在該實(shí)施例中，MEMS壓力傳感器400包括設(shè)置在基板101上的第一導(dǎo)電層401、設(shè)置在第一導(dǎo)電層401上的絕緣支撐部402以及設(shè)置在絕緣支撐部402上的第二導(dǎo)電層403，其中絕緣支撐部402具有內(nèi)腔404。該MEMS壓力傳感器400還包括由第一導(dǎo)電層401、絕緣支撐部402的內(nèi)腔404和第二導(dǎo)電層403圍成的密封區(qū)。第一導(dǎo)電層401、密封區(qū)和第二導(dǎo)電層403形成了電容結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電層403的形態(tài)改變時(shí)，第一導(dǎo)電層401和第二導(dǎo)電層403之間的間距隨之改變，從而引起電容改變，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的感應(yīng)。
[0026]優(yōu)選的，上述第一導(dǎo)電層401為設(shè)置在基板101上的電極,而第二導(dǎo)電層403為導(dǎo)電薄膜。這里的導(dǎo)電薄膜可以是采用S1、Si02、Si3N4或多晶硅材料生成后摻雜金屬形成的振膜，這樣的振膜是可以導(dǎo)電的，因此可以充作電極。
[0027]整個(gè)基板101與MEMS麥克風(fēng)300的背板304成型且在電極固定在基板101上之后，通過wafer bonding與上層結(jié)構(gòu)(這里的上層結(jié)構(gòu)指MEMS壓力傳感器400的第一導(dǎo)電層401和MEMS麥克風(fēng)300的背板304)連接，在此過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)密封區(qū)內(nèi)壓力的控制。基板101與背板304用SOI wafer直接成型或Si晶圓生長成型均可。
[0028]以上所述的僅是本實(shí)用新型的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種MEMS封裝，包括基板以及在所述基板上形成的至少一個(gè)第一MEMS傳感器，其特征在于，所述基板上還形成有至少一個(gè)與所述第一 MEMS傳感器功能不同的第二 MEMS傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝，其特征在于，所述第二MEMS傳感器為MEMS壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS封裝，其特征在于，所述MEMS壓力傳感器包括設(shè)置在所述基板上的絕緣支撐件以及設(shè)置在所述絕緣支撐件上的壓阻元件；所述絕緣支撐件具有內(nèi)壁面，該MEMS壓力傳感器還包括由所述壓阻元件、所述絕緣支撐件的內(nèi)壁面和所述基板圍成的密閉區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS封裝，其特征在于，所述壓阻元件為振膜，所述振膜通過離子注入形成壓阻區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS封裝，其特征在于，所述MEMS壓力傳感器包括設(shè)置在所述基板上的第一導(dǎo)電層、設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的絕緣支撐部以及設(shè)置在所述絕緣支撐部上的第二導(dǎo)電層；所述絕緣支撐部具有內(nèi)腔，該MEMS壓力傳感器還包括由所述第一導(dǎo)電層、所述絕緣支撐部的內(nèi)腔和所述第二導(dǎo)電層圍成的密封區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS封裝，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層為設(shè)置在所述基板上的電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS封裝，其特征在于，所述第二導(dǎo)電層為導(dǎo)電薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的MEMS封裝，其特征在于，所述第一MEMS傳感器為MEMS麥克風(fēng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS封裝，其特征在于，所述MEMS麥克風(fēng)包括設(shè)置在所述基板上的貫通孔、覆蓋在所述貫通孔上的靜止部和遠(yuǎn)離所述基板的振動(dòng)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的MEMS封裝，其特征在于，所述靜止部包括覆蓋在所述貫通孔上的背板和設(shè)置在所述背板上的絕緣件，所述背板上開設(shè)有與所述貫通孔連通的聲孔；所述振動(dòng)部為覆蓋在所述絕緣件上的振膜。
【文檔編號(hào)】H04R19/04GK203545672SQ201320477055
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】張睿 申請人:瑞聲聲學(xué)科技(深圳)有限公司