[发明专利]MEMS麦克风、环境传感器的集成结构及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，更具体地，涉及一种MEMS麦克风及环境传感器的集成结构；本发明还涉及一种对MEMS麦克风、环境传感器进行集成的制造方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，手机、笔记本电脑等电子产品的体积在不断减小，而且人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，这就要求与之配套的电子零部件的体积也必须随之减小。

传感器作为测量器件，已经普遍应用在手机、笔记本电脑等电子产品上。在现有的工艺结构中，由于检测的原理不同，MEMS麦克风和MEMS环境传感器芯片一般是分立的，MEMS麦克风需要密闭的空间来保护其微细结构，而MEMS环境传感器的敏感结构需要与外界接触，两种器件分别基于不同的工艺平台上进行设计和加工，再利用不同的封装形式，形成独立的芯片。装配的时候，系统厂商将MEMS麦克风芯片和MEMS环境传感器芯片通过SMT的方式，贴装在同一个主板上，从而增加了芯片的成本，也增加了封装的成本。

而且在现有的环境传感器结构中，一般都是通过半导体加工的方式，在基材的表面沉积两个导电膜层，该两个导电膜层构成了平行电容结构。当外界的环境变化时，两个导电膜层之间的距离或相对面积发生变化，由此该平行电容结构可输出相应的检测电信号。这种平行设置的电容结构，占用的面积较大，也不符合现代的发展要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种MEMS麦克风、环境传感器的集成结构的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS麦克风、环境传感器的集成结构，包括基材；

在所述基材上设置有构成MEMS麦克风电容器结构的振膜、背极，所述基材位于振膜、背极下方的位置设置有背腔；

在所述基材的上端还设有至少一个凹槽；还包括位于基材上方的敏感电极，所述敏感电极包括通过第一牺牲层固定在基材端面上的固定部，以及伸入至凹槽内的弯曲部，所述弯曲部与凹槽的侧壁构成了MEMS环境传感器的电容器结构；其中，所述弯曲部、固定部与凹槽形成了密闭的容腔。

优选地，所述弯曲部悬空在所述凹槽内。

优选地，所述弯曲部的底端通过牺牲层固定在凹槽的底端。

优选地，所述敏感电极还包括连接相邻两个弯曲部的连接部，所述连接部悬空在基材端面的上方。

优选地，在所述连接部上还设置有镂空，所述镂空将相邻两个弯曲部绝缘开；还包括填充所述镂空的第二牺牲层。

本发明还提供了一种MEMS麦克风、环境传感器的集成结构的制造方法，包括以下步骤：

a)在基材的上端面刻蚀出凹槽，并在基材的上端面、凹槽的内壁上依次沉积第一牺牲层、第一膜层，该第一膜层包括固定在基材端面上的固定部，以及伸入至凹槽内的弯曲部；

b)对位于凹槽附近的第一膜层进行刻蚀，形成镂空，并通过该镂空至少将位于弯曲部与凹槽侧壁之间的第一牺牲层腐蚀掉；

c)对基材端面上的第一膜层进行刻蚀，以形成MEMS麦克风的振膜；

d)在整个第一膜层的上方继续沉积第二牺牲层，且该第二牺牲层将所述镂空密封；

e)在所述第二牺牲层上方沉积第二膜层，并对该第二膜层进行刻蚀，形成MEMS麦克风的背极；

f)对基材进行刻蚀，以形成MEMS麦克风的背腔；

g)通过该背腔对第一牺牲层、第二牺牲层进行腐蚀，以将振膜释放出来；同时将弯曲部上方位置的第二牺牲层腐蚀掉，以将弯曲部暴露出来。

优选地，所述步骤(b)中将弯曲部与凹槽之间的第一牺牲层完全腐蚀掉，使弯曲部悬空在凹槽内。

优选地，在步骤d)中，还包括以下步骤：对第二牺牲层上位于镂空两侧的位置进行刻蚀以形成侧壁槽，并在第二牺牲层的上端沉积保护层，该保护层同时填充在侧壁槽内。

优选地，在所述步骤e)与步骤f)之间，还包括将弯曲部上方位置的第二膜层刻蚀去除的步骤，以及对背极进行刻蚀，以形成气流导通孔的步骤。

优选地，所述步骤f)中，还包括在背极、基材、振膜、弯曲部上沉积金属电极的步骤。

本发明的集成结构，将MEMS麦克风的电容器结构、环境传感器的电容器结构集成在基材上，从而提高了MEMS麦克风和环境传感器的集成度，可以大大降低整个封装结构的尺寸。同时，MEMS麦克风的振膜、环境传感器的敏感电极可以采用相同的材料和制作工艺，使得可以在共用的基材上同时制作出MEMS麦克风和环境传感器，提高了生产的效率。