Mems麥克風(fēng)、環(huán)境傳感器的集成結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種MEMS麥克風(fēng)及環(huán)境傳感器的集成結(jié)構(gòu)。
【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(duì)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(cè)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，由于檢測(cè)的原理不同，MEMS麥克風(fēng)和MEMS環(huán)境傳感器芯片一般是分立的，MEMS麥克風(fēng)需要密閉的空間來保護(hù)其微細(xì)結(jié)構(gòu)，而MEMS環(huán)境傳感器的敏感結(jié)構(gòu)需要與外界接觸，兩種器件分別基于不同的工藝平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，再利用不同的封裝形式，形成獨(dú)立的芯片。裝配的時(shí)候，系統(tǒng)廠商將MEMS麥克風(fēng)芯片和MEMS環(huán)境傳感器芯片通過SMT的方式，貼裝在同一個(gè)主板上，從而增加了芯片的成本，也增加了封裝的成本。
[0004]而且在現(xiàn)有的環(huán)境傳感器結(jié)構(gòu)中，一般都是通過半導(dǎo)體加工的方式，在基材的表面沉積兩個(gè)導(dǎo)電膜層，該兩個(gè)導(dǎo)電膜層構(gòu)成了平行電容結(jié)構(gòu)。當(dāng)外界的環(huán)境變化時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)電膜層之間的距離或相對(duì)面積發(fā)生變化，由此該平行電容結(jié)構(gòu)可輸出相應(yīng)的檢測(cè)電信號(hào)。這種平行設(shè)置的電容結(jié)構(gòu)，占用的面積較大，也不符合現(xiàn)代的發(fā)展要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種MEMS麥克風(fēng)、環(huán)境傳感器的集成結(jié)構(gòu)的新技術(shù)方案。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種MEMS麥克風(fēng)、環(huán)境傳感器的集成結(jié)構(gòu)，包括基材；
[0007]在所述基材上設(shè)置有構(gòu)成MEMS麥克風(fēng)電容器結(jié)構(gòu)的振膜、背極，所述基材位于振膜、背極下方的位置設(shè)置有背腔；
[0008]在所述基材的上端還設(shè)有至少一個(gè)凹槽;還包括位于基材上方的敏感電極，所述敏感電極包括通過第一犧牲層固定在基材端面上的固定部，以及伸入至凹槽內(nèi)的彎曲部，所述彎曲部與凹槽的側(cè)壁構(gòu)成了MEMS環(huán)境傳感器的電容器結(jié)構(gòu);其中，所述彎曲部、固定部與凹槽形成了密閉的容腔。
[0009]優(yōu)選地，所述彎曲部懸空在所述凹槽內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地，所述彎曲部的底端通過犧牲層固定在凹槽的底端。
[0011 ]優(yōu)選地，所述敏感電極還包括連接相鄰兩個(gè)彎曲部的連接部，所述連接部懸空在基材端面的上方。
[0012]優(yōu)選地，在所述連接部上還設(shè)置有鏤空，所述鏤空將相鄰兩個(gè)彎曲部絕緣開;還包括填充所述鏤空的第二犧牲層。
[0013]本實(shí)用新型的集成結(jié)構(gòu)，將MEMS麥克風(fēng)的電容器結(jié)構(gòu)、環(huán)境傳感器的電容器結(jié)構(gòu)集成在基材上，從而提高了 MEMS麥克風(fēng)和環(huán)境傳感器的集成度，可以大大降低整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的尺寸。同時(shí)，MEMS麥克風(fēng)的振膜、環(huán)境傳感器的敏感電極可以采用相同的材料和制作工藝，使得可以在共用的基材上同時(shí)制作出MEMS麥克風(fēng)和環(huán)境傳感器，提高了生產(chǎn)的效率。
[0014]本實(shí)用新型集成結(jié)構(gòu)中的MEMS環(huán)境傳感器，將傳統(tǒng)設(shè)置在基材表面的電容器結(jié)構(gòu)，改為垂直伸入基材內(nèi)部的電容器結(jié)構(gòu)，加大凹槽的深度即可增大電容器兩個(gè)極板之間的感測(cè)面積，由此可大大縮小電容器在基材上的覆蓋面積，本實(shí)用新型環(huán)境傳感器的覆蓋面積可以縮小至傳統(tǒng)傳感器覆蓋面積的1/5-1/10，或更小，這滿足了現(xiàn)代電子器件的輕薄化發(fā)展。
[0015]本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，MEMS麥克風(fēng)、MEMS環(huán)境傳感器分別基于不同的工藝平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，再利用不同的封裝形式，形成獨(dú)立的芯片，增加了芯片的成本，也增加了封裝的成本。因此，本實(shí)用新型所要實(shí)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，故本實(shí)用新型是一種新的技術(shù)方案。
[0016]通過以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說明】
[0017]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實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0018]圖1是本實(shí)用新型集成結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖2至圖8是本實(shí)用新型集成結(jié)構(gòu)制造方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0021]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0022]對(duì)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。
[0023]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(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0024]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0025]參考圖1，本實(shí)用新型提供的一種MEMS麥克風(fēng)、環(huán)境傳感器的集成結(jié)構(gòu)，可以將MEMS麥克風(fēng)的電容器結(jié)構(gòu)以及MEMS環(huán)境傳感器的電容器結(jié)構(gòu)集成在同一芯片上。本實(shí)用新型的環(huán)境傳感器可以是壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等用于檢測(cè)周圍環(huán)境的傳感器等，其敏感電極為隨外界環(huán)境變化而發(fā)生相應(yīng)形變的敏感膜，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說明。
[0026]本實(shí)用新型的集成結(jié)構(gòu)，在所述基材I的上端面設(shè)有至少一個(gè)凹槽la，凹槽Ia的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)置，該凹槽Ia的形狀可以是U形槽結(jié)構(gòu)，也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的圓弧槽結(jié)構(gòu)等。基材I的上方設(shè)置有用于構(gòu)成MEMS環(huán)境傳感器的敏感電極，該敏感電極包括固定在基材I端面上的固定部3b，以及伸入至凹槽Ia中的彎曲部3a，其中，所述彎曲部3a與凹槽Ia的側(cè)壁構(gòu)成了用于檢測(cè)周圍環(huán)境的電容器結(jié)構(gòu)。具體地，該敏感電極可以采用多晶硅材料，其可以通過沉積等方式設(shè)置在基材I上。其中，固定部3b與基材I之間可設(shè)置第一犧牲層2。在此需要注意的是，犧牲層可以采用氧化硅等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的材料，犧牲層同時(shí)還可以作為絕緣層使用，以保證部件之間的絕緣，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說明。通過第一犧牲層2使固定部3b與基材I之間互相絕緣；同時(shí)該第一犧牲層2可以將敏感電極支撐在基材I的上方，防止敏感電極中的彎曲部3a與基材I接觸在一起。
[0027]彎曲部3a與凹槽Ia的形狀相匹配，例如凹槽Ia為U形結(jié)構(gòu)時(shí)，該彎曲部3a可以選擇U形槽結(jié)構(gòu)，也可以選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的圓弧槽結(jié)構(gòu)。彎曲部3a小于凹槽Ia的尺寸，使得該彎曲部3a可以伸入至凹槽Ia內(nèi)，所述彎曲部3a、固定部3b與凹槽Ia共同圍成了一密閉的容腔。
[0028]本實(shí)用新型的集成結(jié)構(gòu)，在所述基材I上設(shè)置有用于構(gòu)成MEMS麥克風(fēng)的振膜3e以及背極7，振膜3e與背極7構(gòu)成了平板式的電容器結(jié)構(gòu)