微机电压力传感器及其制备方法与流程

本技术涉及传感器领域，尤其涉及一种微机电压力传感器及其制备方法。

背景技术：

1、目前玩具、手机、平板、耳机等消费类电子产品越来越朝着智能方向发展，在其中增加了越来越多传感器以能够感知更多的物理量。其中，对于人体尤其手指等接触产生的应力或者压力的测量需求也逐渐增多。

2、现有基于微机电系统（micro-electro-mechanical system，mems）技术的力传感器原理有压阻式和电容式，其中压阻式通常有三种方式实现：1）金属共晶键合。例如，将带有mems图形的硅晶圆和充当硅帽的晶圆进行金属共晶键合，然后进行引线键合和包封。但是此共晶键合需要昂贵的设备，成本高。2）硅-硅键合，并进行csp（chip size package）封装并形成焊球。例如，带有mems图形的硅晶圆和用于按压的硅晶圆进行硅-硅键合，并进行减薄和做csp封装。尽管芯片尺寸可以很小，但是制造工序复杂且成本高。3）压阻芯片在封装过程中形成一个带有滚动的不锈钢钢球作为受压部件，此工艺芯片虽然制作工艺比较常规，但是封装比较复杂，而且工序较多。

3、有鉴于此，亟需提供一种微机电压力传感器及其制备方法，以解决现有的微机电压力传感器的封装尺寸过大以及制造工序复杂的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本技术的目的在于提供一种微机电压力传感器，具有封装尺寸小、制作工序简单等优点。本技术的另一目的在于一种微机电压力传感器的制备方法，具有封装尺寸小、制作工序简单等优点。

2、技术方案：为实现上述发明目的本技术提供一种微机电压力传感器，包括：

3、第一衬底；

4、压敏感应组件，所述压敏感应组件位于所述第一衬底的一侧，所述压敏感应组件包括压敏电阻；

5、介质层，所述介质层位于所述压敏感应组件背离所述第一衬底的一侧；

6、第二衬底，所述第二衬底的一侧开设有凹槽；

7、其中，所述介质层与所述第二衬底具有所凹槽的一侧贴合以围合成密闭腔体，所述腔体在所述第一衬底的正投影覆盖所述压敏电阻在所述第一衬底的正投影。

8、在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：

9、第一过孔，所述第一过孔贯穿所述第二衬底和所述介质层；

10、金属层，所述金属层位于所述第一过孔内；

11、所述压敏感应组件还包括与所述压敏电阻电连接的引线；所述金属层通过所述第一过孔与所述引线电连接。

12、在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：

13、氧化层，所述氧化层位于所述第二衬底远离所述介质层的一侧，以及所述第一过孔的侧壁和所述金属层之间。

14、在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：

15、钝化层，所述钝化层位于所述金属层远离所述第二衬底的一侧。

16、在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：

17、第二过孔，所述第二过孔贯穿所述钝化层；

18、键合层，所述键合层位于所述第二过孔内，所述键合层通过所述第二过孔与所述金属层电连接；

19、焊球，所述焊球位于所述键合层背离所述金属层的一侧，所述焊球与所述金属层通过所述键合层电连接。

20、在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：

21、力承载部，所述力承载部设置在所述第一衬底背离所述压敏感应组件的一侧；

22、线路板，所述线路板与所述焊球电连接；

23、塑封部，所述塑封部位于所述线路板朝向所述力承载部的一侧。

24、在一些实施方式中，沿所述第一衬底的厚度方向，所述力承载部的正投影与所述腔体的正投影至少部分重叠。

25、在一些实施方式中，沿所述第一衬底的厚度方向，所述腔体具有高度h，满足：1μm≤h≤2μm。

26、在一些实施方式中，所述介质层包括依次叠加设置的第一子介质层、第二子介质层、第三子介质层以及第四子介质层；其中所述第一子介质层位于靠近所述第一衬底的一侧。

27、相应的，本技术还提供一种微机电压力传感器的制备方法，包括：

28、提供第一衬底；

29、提供压敏感应组件，所述压敏感应组件位于所述第一衬底的一侧；所述压敏感应组件包括压敏电阻；

30、形成介质层，所述介质层位于所述压敏感应组件背离所述第一衬底的一侧；

31、提供第二衬底，所述第二衬底的一侧开设有凹槽；

32、将所述第二衬底与所述第一衬底键合，使所述介质层与所述第二衬底具有所述凹槽的一侧贴合以形成密闭腔体，所述腔体在所述第一衬底的正投影覆盖所述压敏电阻在所述第一衬底的正投影。

33、在一些实施方式中，在将所述第二衬底与所述第一衬底键合之后，还包括：

34、形成第一过孔，所述第一过孔贯穿所述第二衬底和所述介质层；

35、形成金属层，所述金属层位于所述第一过孔内，所述压敏感应组件还包括与所述压敏电阻电连接的引线；所述金属层通过所述第一过孔与所述引线电连接。

36、在一些实施方式中，在形成金属层之前，还包括：

37、形成氧化层，所述氧化层位于所述第二衬底远离所述介质层的一侧，以及所述第一过孔的侧壁和所述金属层之间。

38、在一些实施方式中，在形成金属层之后，还包括：

39、形成钝化层，所述钝化层位于所述金属层远离所述第二衬底的一侧。

40、在一些实施方式中，在形成钝化层之后，还包括：

41、形成第二过孔，所述第二过孔贯穿所述钝化层；

42、形成键合层，所述键合层位于所述第二过孔内，所述键合层通过所述第二过孔与所述金属层电连接；

43、形成焊球，所述焊球位于所述键合层背离所述金属层的一侧，所述焊球与所述金属层通过所述键合层电连接。

44、在一些实施方式中，在形成焊球之后，还包括：

45、对所述第一衬底进行减薄；

46、形成力承载部，所述力承载部位于所述第一衬底背离所述压敏感应组件的一侧。

47、在一些实施方式中，在形成焊球之后，还包括：

48、提供线路板；

49、将所述焊球与所述线路板电连接；

50、形成塑封部，所述塑封部位于所述线路板朝向所述力承载部的一侧。

51、本技术通过使介质层与第二衬底具有凹槽的一侧贴合以形成密闭腔体，键合成本低、制作工序简单。进一步地，通过将腔体设置在第二衬底内，腔体提供压力敏感膜变形的空间，且控制腔体的高度为1~2μm，腔体浅对压力敏感膜限位作用好，进而提高了器件的可靠性。此外，本技术通过两次开孔，实现了压敏感应组件电信号的传输和检测，简化了器件的制作工序，减小了器件尺寸。本技术还通过在压敏感应组件上设置多层层叠设置的介质层用于保护压敏感应组件，进而提高了器件的可靠性。进一步地，通过在形成力承载部之前对第一衬底进行减薄，提高了器件的灵敏度。本技术通过在形成第一过孔之前对第二衬底进行减薄，减小了器件的厚度，同时减小了器件的封装厚度。本技术通过设置塑封部，可以阻挡外界水汽进入器件内部，从而提高器件的可靠性和使用寿命。