Mems慣性傳感器、濕度傳感器集成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉?zhèn)鞲衅鳒y量領(lǐng)域，更具體地，涉及一種傳感器的集成裝置，尤其涉及一種MEMS慣性傳感器、濕度傳感器的集成裝置。
【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，眾多系統(tǒng)廠商希望這些測量器件在保持現(xiàn)有性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步縮小芯片的尺寸，以適應(yīng)這類電子產(chǎn)品的小型化發(fā)展。但是在現(xiàn)有的工藝結(jié)構(gòu)中，MEMS慣性器件和濕度傳感器大多采用不同的工藝流程，所以只能通過兩顆不同的芯片來分別實(shí)現(xiàn)慣性信號(hào)和濕度信號(hào)的檢測，這不但增加了制造的成本，同時(shí)也增大了芯片的使用面積。而且現(xiàn)在各傳感器的制造工藝已經(jīng)比較成熟，工藝能力已經(jīng)接近極限，很難再根據(jù)系統(tǒng)廠商的要求進(jìn)一步縮減芯片的尺寸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種MEMS慣性傳感器、濕度傳感器集成裝置的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種MEMS慣性傳感器、濕度傳感器集成裝置，包括共用襯底，在所述共用襯底上設(shè)有用于慣性傳感器的可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)，所述可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)包括固定在共用襯底上的錨點(diǎn)，以及通過錨點(diǎn)懸置在共用襯底上方的可動(dòng)質(zhì)量塊，在所述共用襯底上還設(shè)有第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)、第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)，其中所述第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)、第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)分別包括設(shè)置在共用襯底上的至少一對(duì)第一固定極板、第二固定極板，在所述每對(duì)第一固定極板、第二固定極板的間隙中填充有濕敏材料；還包括將可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)、第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)密封在所述共用襯底上的第一蓋體；所述第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)與外界連通。
[0006]優(yōu)選地，其中，所述第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)與第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)具有相同的初始電容值。
[0007]優(yōu)選地，所述第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)與第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)具有完全相同的結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，還設(shè)置有將第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)封裝在所述共用襯底上的第二蓋體，其中，所述第二蓋體上設(shè)置有貫通孔。
[0009]優(yōu)選地，所述錨點(diǎn)、第一固定極板、第二固定極板與共用襯底之間設(shè)置有絕緣層。
[0010]優(yōu)選地，所述錨點(diǎn)、可動(dòng)質(zhì)量塊以及第一固定極板、第二固定極板在所述共用襯底上具有相同的高度。
[0011]本實(shí)用新型的集成裝置中，第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)由于密封在第一蓋體與共用襯底圍成的密閉容腔中，使其對(duì)外界的濕度變化不敏感，而第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)由于暴露在外界，使其對(duì)外界的濕度變化敏感。由此，第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)與第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一對(duì)差分電容結(jié)構(gòu)。該兩個(gè)濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)對(duì)外界共模干擾可以產(chǎn)生基本一致的響應(yīng)，這樣，利用第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)的輸出信號(hào)便可以至少部分地濾除第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)輸出信號(hào)中的共模干擾信號(hào)，進(jìn)而可以提高第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)輸出信號(hào)的穩(wěn)定性及分辨率。
[0012]本實(shí)用新型的集成裝置，可以采用相同的MEMS器件工藝，將電容式MEMS慣性器件和濕度傳感器同時(shí)集成在單個(gè)芯片上，可以有效地降低成本，同時(shí)也可以大大減少M(fèi)EMS慣性器件和濕度傳感器所占用的芯片面積。
[0013]本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，MEMS慣性器件和濕度傳感器大多采用不同的工藝流程，所以只能通過兩顆不同的芯片來分別實(shí)現(xiàn)慣性信號(hào)和濕度信號(hào)的檢測，這不但增加了制造的成本，同時(shí)也增大了芯片的使用面積。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。
[0014]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】
[0015]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。
[0016]圖1是本實(shí)用新型集成裝置的剖面圖。
[0017]圖2至圖6是圖1中集成裝置的制造工藝流程圖。
[0018]圖7是本實(shí)用新型集成裝置另一種實(shí)施方式的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]參考圖1至圖6，本實(shí)用新型提供了一種MEMS慣性傳感器、濕度傳感器集成裝置，其包括共用襯底1，在所述共用襯底I上設(shè)有用于慣性傳感器的可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)7，所述可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)7包括固定在共用襯底I上的錨點(diǎn)71，以及通過錨點(diǎn)71懸置在共用襯底I上方的可動(dòng)質(zhì)量塊70。可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)7為慣性傳感器的重要部件，其通過彈性扭梁連接在錨點(diǎn)71上，并使可動(dòng)質(zhì)量塊70懸置在共用襯底I的上方，可動(dòng)質(zhì)量塊70與共用襯底I之間設(shè)有供可動(dòng)質(zhì)量塊70運(yùn)動(dòng)的空間8。當(dāng)受到相應(yīng)方向的慣性力時(shí)，可動(dòng)質(zhì)量塊70會(huì)發(fā)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，從而通過構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)來表征可動(dòng)質(zhì)量塊70所受到的慣性力。本實(shí)用新型中，慣性傳感器可以是陀螺儀、加速度計(jì)等，其具體的結(jié)構(gòu)、工作原理屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說明。
[0025]在所述共用襯底I上還設(shè)有第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)5、第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)6，其中，所述第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)5包括固定在共用襯底I上的至少一對(duì)第一固定極板50，兩個(gè)第一固定極板50之間具有間隙50a，在所述間隙50a中填充有濕敏材料51。濕度傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其中，濕敏材料51可以是納米纖維體，其可以由等離子體轟擊聚合物材料獲得，等離子體可以為氧等離子體、氬等離子體，聚合物材料可以為聚酰亞胺、正性光刻膠、負(fù)性光刻膠、聚二甲基硅氧烷、派瑞林或其它微電子工藝常用的聚合物材料。當(dāng)濕度傳感工作時(shí)，濕敏材料51可以吸附空氣中的水分子，使得兩個(gè)第一固定極板50之間的介電常數(shù)發(fā)生變化，由此使兩個(gè)第一固定極板50所構(gòu)成的電容的值發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)了空氣濕度的測量。
[0026]其中，為了提高輸出信號(hào)的精度，可以設(shè)置多對(duì)第一固定極板50，以構(gòu)成多個(gè)檢測電容結(jié)構(gòu)，該多個(gè)檢測電容結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成第一濕度傳感器的差分電容結(jié)構(gòu)。
[0027]基于相同的道理，所述第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)6包括固定在共用襯底I上的至少一對(duì)第二固定極板60，兩個(gè)第二固定極板60之間具有間隙60a，在所述間隙60a中填充有濕敏材料61。
[0028]本實(shí)用新型的集成裝置，還包括封裝在共用襯底I上的第一蓋體3，以形成密閉的容腔10，其中，所述可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)7、第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)5位于所述容腔10中，也就是說，通過第一蓋體3將所述可動(dòng)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)7、第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)5密封在共用襯底I上，從而使得第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)5與外界隔離開來，也就是說，第一濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)5不會(huì)隨著外界濕度的變化而輸出相應(yīng)的電容值。而第二濕度傳感器電容結(jié)構(gòu)6則直接暴露在外界，使得第二濕度傳感器