MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構在基材上設置有構成電容器結構的振膜、背極，在所述基材的上端還設有至少一個凹槽；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，以及伸入至凹槽內的彎曲部，所述彎曲部與凹槽的側壁構成了電容器結構。本實用新型專利技術的集成結構，將麥克風的電容器結構、環境傳感器的電容器結構集成在基材上，從而提高了麥克風和環境傳感器的集成度，可以大大降低整個封裝結構的尺寸。同時，麥克風的振膜、環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制作出MEMS麥克風和環境傳感器，提高了生產的效率。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及傳感器領域，更具體地，涉及一種MEMS麥克風及環境傳感器的集成結構。
技術介紹
近年來，隨著科學技術的發展，手機、筆記本電腦等電子產品的體積在不斷減小，而且人們對這些便攜電子產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。傳感器作為測量器件，已經普遍應用在手機、筆記本電腦等電子產品上。在現有的工藝結構中，由于檢測的原理不同，MEMS麥克風和MEMS環境傳感器芯片一般是分立的，MEMS麥克風需要密閉的空間來保護其微細結構，而MEMS環境傳感器的敏感結構需要與外界接觸，兩種器件分別基于不同的工藝平臺上進行設計和加工，再利用不同的封裝形式，形成獨立的芯片。裝配的時候，系統廠商將MEMS麥克風芯片和MEMS環境傳感器芯片通過SMT的方式，貼裝在同一個主板上，從而增加了芯片的成本，也增加了封裝的成本。而且在現有的環境傳感器結構中，一般都是通過半導體加工的方式，在基材的表面沉積兩個導電膜層，該兩個導電膜層構成了平行電容結構。當外界的環境變化時，兩個導電膜層之間的距離或相對面積發生變化，由此該平行電容結構可輸出相應的檢測電信號。這種平行設置的電容結構，占用的面積較大，也不符合現代的發展要求。
技術實現思路
本技術的一個目的是提供一種MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構的新技術方案。根據本技術的第一方面，提供了一種MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構，包括基材；在所述基材上設置有構成MEMS麥克風電容器結構的振膜、背極，所述基材位于振膜、背極下方的位置設置有背腔；>在所述基材的上端還設有至少一個凹槽；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，以及伸入至凹槽內的彎曲部，所述彎曲部與凹槽的側壁構成了MEMS環境傳感器的電容器結構；其中，所述彎曲部、固定部與凹槽形成了密閉的容腔。優選地，所述彎曲部懸空在所述凹槽內。優選地，所述彎曲部的底端通過犧牲層固定在凹槽的底端。優選地，所述敏感電極還包括連接相鄰兩個彎曲部的連接部，所述連接部懸空在基材端面的上方。優選地，在所述連接部上還設置有鏤空，所述鏤空將相鄰兩個彎曲部絕緣開；還包括填充所述鏤空的第二犧牲層。本技術的集成結構，將MEMS麥克風的電容器結構、環境傳感器的電容器結構集成在基材上，從而提高了MEMS麥克風和環境傳感器的集成度，可以大大降低整個封裝結構的尺寸。同時，MEMS麥克風的振膜、環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制作出MEMS麥克風和環境傳感器，提高了生產的效率。本技術集成結構中的MEMS環境傳感器，將傳統設置在基材表面的電容器結構，改為垂直伸入基材內部的電容器結構，加大凹槽的深度即可增大電容器兩個極板之間的感測面積，由此可大大縮小電容器在基材上的覆蓋面積，本技術環境傳感器的覆蓋面積可以縮小至傳統傳感器覆蓋面積的1/5-1/10，或更小，這滿足了現代電子器件的輕薄化發展。本技術的專利技術人發現，在現有技術中，MEMS麥克風、MEMS環境傳感器分別基于不同的工藝平臺上進行設計和加工，再利用不同的封裝形式，形成獨立的芯片，增加了芯片的成本，也增加了封裝的成本。因此，本技術所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本技術是一種新的技術方案。通過以下參照附圖對本技術的示例性實施例的詳細描述，本技術的其它特征及其優點將會變得清楚。附圖說明被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本技術的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本技術的原理。圖1是本技術集成結構的示意圖。圖2至圖8是本技術集成結構制造方法的工藝流程圖。具體實施方式現在將參照附圖來詳細描述本技術的各種示例性實施例。應注意到：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、數字表達式和數值不限制本技術的范圍。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，決不作為對本技術及其應用或使用的任何限制。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應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。應注意到：相似的標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行進一步討論。參考圖1，本技術提供的一種MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構，可以將MEMS麥克風的電容器結構以及MEMS環境傳感器的電容器結構集成在同一芯片上。本技術的環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周圍環境的傳感器等，其敏感電極為隨外界環境變化而發生相應形變的敏感膜，這屬于本領域技術人員的公知常識，在此不再具體說明。本技術的集成結構，在所述基材1的上端面設有至少一個凹槽1a，凹槽1a的數量可以根據實際結構需要進行設置，該凹槽1a的形狀可以是U形槽結構，也可以是本領域技術人員所熟知的圓弧槽結構等。基材1的上方設置有用于構成MEMS環境傳感器的敏感電極，該敏感電極包括固定在基材1端面上的固定部3b，以及伸入至凹槽1a中的彎曲部3a，其中，所述彎曲部3a與凹槽1a的側壁構成了用于檢測周圍環境的電容器結構。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置在基材1上。其中，固定部3b與基材1之間可設置第一犧牲層2。在此需要注意的是，犧牲層可以采用氧化硅等本領域技術人員所熟知的材料，犧牲層同時還可以作為絕緣層使用，以保證部件之間的絕緣，這屬于本領域技術人員的公知常識，在此不再具體說明。通過第一犧牲層2使固定部3b與基材1之間互相絕緣；同時該第一犧牲層2可以將敏感電極支撐在基材1的上方，防止敏感電極中的彎曲部3a與基材1接觸在一起。彎曲部3a與凹槽1a的形狀相匹配，例如凹槽1a為U形結構時，該彎曲部3a可以選擇U形槽結構，也可以選擇本領域技術人員所熟知的圓弧槽結構。彎曲部3a小于凹槽1a的尺寸，使得該彎曲部3a可以伸入至凹槽1a內，所述彎曲部3a、固定部3b與凹槽1a共同圍成了一密閉的容腔。本技術的集成結構，在所述基材1上設置有用于構成MEMS麥克風的振膜3e以及背極7，振膜3e與背極7構成了平板式的電容器結構。對于本領域的技術人員來說，MEMS麥克風的電容器結構可以采用振膜3e在上、背極7在下的方式，也可以采用振膜3e在下、背極7在上的方式。在本技術一個具體的實施方式中，為了與MEMS環境傳感器對應起來，MEMS麥克風的電容結構采用振膜3e在下、背極7在上的結構，也就是說，振膜3e通過第一犧牲層2設置在基材1上，背極7通過第二犧牲層4支撐在振膜3e的上方，使得振膜3e與背極7之間具有一定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構，其特征在于：包括基材(1)；在所述基材(1)上設置有構成MEMS麥克風電容器結構的振膜(3e)、背極(7)，所述基材(1)位于振膜(3e)、背極(7)下方的位置設置有背腔(1b)；在所述基材(1)的上端還設有至少一個凹槽(1a)；還包括位于基材(1)上方的敏感電極，所述敏感電極包括通過第一犧牲層(2)固定在基材(1)端面上的固定部(3b)，以及伸入至凹槽(1a)內的彎曲部(3a)，所述彎曲部(3a)與凹槽(1a)的側壁構成了MEMS環境傳感器的電容器結構；其中，所述彎曲部(3a)、固定部(3b)與凹槽(1a)形成了密閉的容腔。

【技術特征摘要】
1.一種MEMS麥克風、環境傳感器的集成結構，其特征在于：包括基
材(1)；
在所述基材(1)上設置有構成MEMS麥克風電容器結構的振膜(3e)、
背極(7)，所述基材(1)位于振膜(3e)、背極(7)下方的位置設置有
背腔(1b)；
在所述基材(1)的上端還設有至少一個凹槽(1a)；還包括位于基
材(1)上方的敏感電極，所述敏感電極包括通過第一犧牲層(2)固定在
基材(1)端面上的固定部(3b)，以及伸入至凹槽(1a)內的彎曲部(3a)，
所述彎曲部(3a)與凹槽(1a)的側壁構成了MEMS環境傳感器的電容器結
構；其中，所述彎曲部(3a)、固定部(3b)與凹槽(1a)形成了密...

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹竣凱，蔡孟錦，邱冠勛，周宗燐，宋青林，
申請(專利權)人：歌爾聲學股份有限公司，
類型：新型
國別省市：山東;37