本申请要求于 2011 年 3 月 15 日提交中国专利局、 申请号为 201110061170.7、 发明名称为" MEMS 麦克风与压力集成传感器及其制作方 法"的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统工艺， 特别涉及一种 MEMS麦克风与压力集 成传感器及其制作方法。

背景技术

近年来， 各种 MEMS ( Micro-Electro-Mechanical Systems, 微机电系统） 传感器在手机及其他便携式电子产品中应用的 越来越多， 例如 MEMS麦克风、 压力传感器和陀螺仪等， 以其小型化和轻薄化的特点取代传统的传感器 。特别 是智能手机的快速发展带动了市场对各种 MEMS传感器的需求，智能手机应用 软件日益庞大的生态系统很大程度上要归功于 MEMS传感器。

MEMS麦克风是通过微电子机械系统工艺在半导� �上蚀刻压力感测膜片 而制成的微型麦克风，普遍应用在手机、耳机 、笔记本电脑、摄像机和汽车上。 在 MEMS麦克风与 CMOS ( Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互补金 属氧化物半导体） 兼容的需求和 MEMS麦克风尺寸的进一步减小的驱动下， MEMS麦克风的封装结构成为现在研究的热点， Infineon, 娄式、 Omron等公 司投入大量的资金和技术力量进行 MEMS麦克风封装结构的研究， 但是， 上述 公司都是分别制作 CMOS电路和 MEMS麦克风， 然后将 CMOS电路和 MEMS麦 克风放置于基底上，采用 Wire-bonding技术将 CMOS电路和 MEMS麦克风相连。

MEMS压力传感器相对于传统的机械量传感器来� �尺寸更小，控制精度更 高， 制作工艺可以与硅集成电路技术兼容， 因而其性价比大幅度提高。 目前的 MEMS压力传感器有电容式压力传感器和电容式� �力传感器，两者都是在硅片 上制作的 MEMS传感器。电容式压力传感器具有以空气为� �离介质的薄膜平板 电容结构， 当平板电容的一个薄膜电极受到外界压力而产 生形变时， 电容值随 之变化， 经信号处理电路将电容值转换成电压信号后放 大输出， 具有较高的测 量精度和较低的功耗。 电容式压力传感器具有以空气为隔离介质的的 薄膜平板电容结构，当平板 电容的一个薄膜电极受到外界压力而产生形变 时， 电容值随之变化， 经信号处 理电路将电容值转换成电压信号后放大输出 ,具有较高的测量精度和较低的功 耗。

然而问题在于，上述传统的电容式压力传感器 和麦克风传感器的制作方法 中， 不管是压力传感器芯片还是麦克风传感器芯片 ， 它们与导体连线芯片或者 信号处理电路芯片是分立的，各个芯片分别制 作后通过封装工艺集成， 无论是 带空腔加盖的塑封， 或金属壳封装的方法， 其封装过程都较复杂， 不便于和成 熟的集成电路制造技术兼容， 并且器件尺寸较大， 成本也由此升高。

另外， 由于各种传感器的制作与封装方法之间的明显 差异，迄今为止仍未 有集成化产品进入市场。 而随着各种 MEMS传感器在手机中的应用， 市场对各 种 MEMS传感器实现集成的需求已变得越来越明显� � 因此， 研发适用于大规模 生产的、 集成各种 MEMS传感器的芯片结构和制作方法已成为将来� �大趋势。 发明内容

本发明解决的问题是提供一种 MEMS麦克风与压力集成传感器及其制作 方法， 制作和封装过程都相对简单， 便于和成熟的集成电路制造技术兼容， 并 且器件尺寸较小。

为解决上述问题，本发明提供一种 MEMS麦克风与压力集成传感器，包括： 第一衬底，具有电容式压力传感单元的感应薄 膜、 麦克风单元的敏感薄膜 和所述第一衬底表面的第一粘合层；

第二衬底，具有导体间介质层、位于所述导体 间介质层中的导体连线层和 /或所述第二衬底表面的第二粘合层；

其中， 所述第二衬底与第一衬底相对设置，通过第一 粘合层和第二粘合层 固定连接， 所述第一粘合层与第二粘合层的图案对应并且 均为导电材料。

所述压力传感单元的感应薄膜与麦克风单元的 敏感薄膜位于同一膜层中， 或者， 所述压力传感单元的感应薄膜与麦克风单元的 背板电极位于同一膜层 中。

所述麦克风单元包括敏感薄膜、 空腔和背板电极， 所述空腔形成于第一衬 底和第二衬底之间， 所述背板电极位于空腔内， 与敏感薄膜的位置对应； 所述第一衬底的背面具有第一开口，该第一开 口与所述敏感薄膜或背板电 极的位置对应。

所述电容式压力传感单元包括感应薄膜、参考 压力腔和固定电极， 所述参 考压力腔位于第一衬底与第二衬底之间， 所述固定电极位于参考压力腔中， 与 感应薄膜的位置对应；

所述第一衬底的背面具有第二开口， 该第二开口将所述感应薄膜暴露。 所述麦克风单元的敏感薄膜和背板电极的位置 可以互换。

所述敏感薄膜的材料包括低应力多晶硅。

所述第二粘合层位于导体连线层上方， 或者， 所述第二粘合层为导体连线 层中的最上层导体层。

所述第一粘合层和 /或第二粘合层为 Ge层、 Si层、 Au层、 A1层、 Au/Sn叠层 或 Al/Ge叠层。

所述第一衬底包括： 硅衬底、 所述硅衬底上的第一介质层、 所述第一介质 层上的第二介质层、镶嵌于所述第二介质层中 的第一导体层， 以及所述第二介 质层上的第二导体层；

所述第一粘合层位于第二导体层上；

所述电容式压力传感单元还包括位于所述参考 压力腔内的可动电极，所述 可动电极通过支撑臂与所述感应薄膜中心位置 连接；

所述感应薄膜和敏感薄膜形成于第一导体层中 ，所述可动电极和背板电极 形成于第二导体层中。

所述第二衬底包括 SOI衬底或者单晶硅衬底， 所述导体间介质层下的衬底 内还包括信号处理电路。

所述第二衬底的背面具有第三开口，与所述麦 克风单元的敏感薄膜的位置 对应， 将所述空腔暴露。

所述的 MEMS麦克风与压力集成传感器， 还包括：

封装衬底，承载 MEMS麦克风与压力集成传感器并对应于所述第� �衬底的 背面；

封装体，位于所述封装衬底上方及所述第一衬 底和第二衬底周围， 并暴露 出所述第一开口和第二开口， 该封装体的材料包括塑料； 封装盖， 位于所述封装体顶部， 与所述第一衬底之间具有封装空腔； 其中， 所述封装衬底中具有与所述第三开口连通的声 音及压力开口。

可选的， 所述的 MEMS麦克风与压力集成传感器还包括：

封装衬底，承载 MEMS麦克风与压力集成传感器并对应于所述第� �衬底的 背面；

封装体，位于所述封装衬底上方及所述第一衬 底和第二衬底周围， 并暴露 出所述第一开口和第二开口， 该封装体的材料包括塑料。

优选的， 所述封装体和固定连接的第一衬底、第二衬底 之间还包括应力緩 冲层。

优选的， 所述第二衬底还包括位于导体连线层外围的多 个压焊焊垫， 所述 多个压焊焊垫所对应的第一衬底被去除。

相应的、 还提供一种所述的 MEMS麦克风与压力集成传感器的制作方法， 包括以下步骤：

步骤 S1 : 提供第一衬底，在所述第一衬底上形成电容式 压力传感单元的感 应薄膜、 麦克风单元的敏感薄膜和所述第一衬底表面的 第一粘合层；

步骤 S2: 提供第二衬底，在所述第二衬底上形成导体间 介质层和所述导体 间介质层中的导体连线层和固定电极， 和 /或所述第二衬底表面的第二粘合层； 步骤 S3：将所述第一粘合层和第二粘合层相对设置� ��按照图案对应的方式 粘接， 以连接第一衬底和第二衬底；

步骤 S4: 在所述第一衬底的背面形成第一开口和第二开 口，所述第一开口 暴露出敏感薄膜或背板电极， 所述第二开口暴露出感应薄膜。

所述的制作方法还包括： 形成第一开口和第二开口的同时， 采用刻蚀工艺 去除所述压焊焊垫区对应的第一衬底和其表面 的第一介质层，以暴露出压焊焊 垫区内的多个压焊焊垫。

优选的， 所述的制作方法还包括： 在所述第二衬底的背面形成第三开口， 所述第三开口的位置对应于所述麦克风单元的 敏感薄膜或背板电极。

将所述第一粘合层和第二粘合层相对设置并按 照图案对应的方式粘接包 括以下步骤： 将第一衬底的第一粘合层与第二衬底的第二粘 合层的位置相对，使其图案 相互接触；

从两个衬底的背面施加压力，同时进行加热使 第一粘合层和第二粘合层的 接触面相互融合。 与现有技术相比， 本发明具有以下优点： 本发明提供的 MEMS麦克风及压 力传感器及其制作方法，通过两个衬底将电容 式压力传感单元及麦克风单元集 成在一起， 适用于大规模生产的、 集成各种 MEMS传感器的芯片结构， 有利于 和集成电路工艺兼容，提高制作工艺和封装工 艺的标准化和统一化， 而且器件 体积小， 信噪比性能优良， 抗干扰能力高。 。

附图说明

图 1为实施例一中 MEMS麦克风与压力集成传感器的结构示意图； 图 2为图 1中 MEMS麦克风与压力集成传感器的封装结构示意� �； 图 3为实施例二中 MEMS麦克风与压力集成传感器的结构示意图； 图 4为图 3中 MEMS麦克风与压力集成传感器的封装结构示意� �； 图 4a为图 3中 MEMS麦克风与压力集成传感器的另一封装结构� �意图； 图 5为实施例三中 MEMSMEMS麦克风与压力集成传感器的制作方法流 程示意图；

图 6至图 13为图 5中提供的制作方法的过程示意图。

具体实施方式

目前， 市场对各种 MEMS传感器实现集成的需求已变得越来越明显� � 但 是发明人发现， 各种传感器不仅制作与封装方法具有明显差异 ， 而且 MEMS 传感器芯片和导体连线或 CMOS 电路的芯片也要先分开制造， 然后在进行封 装， 导致制造工艺和封装工艺复杂， 且体积庞大， 成本高。

为此， 本发明的发明人提出一种 MEMS麦克风与压力集成传感器和制作 方法， 利用麦克风和压力传感器各自的特点， 实现独特的器件结构， 制作工艺 简单， 封装成本低。 与分立麦克风和压力传感器相比， 利用该技术制作的麦克 风与压力集成传感器具有明显的体积和成本优 势。

以下结合附图详细说明所述麦克风与压力集成 传感器的实施例。 图 1为本实施例中 MEMS麦克风与压力传感器的结构示意图，如图� �示， 该 MEMS麦克风与压力集成传感器包括：

第一衬底 100, 具有电容式压力传感单元 101的感应薄膜 101a和可动电 极 101d、 麦克风单元 108的敏感薄膜 108a和背板电极 108b、 以及所述第一衬 底 100表面的第一粘合层 102;

第二衬底 200, 具有导体间介质层 203、 位于所述导体间介质层 203中的 导体连线层 201和所述第二衬底 200表面的第二粘合层 202, 以及， 电容式压 力传感单元 101的固定电极 201a。

其中， 所述第二衬底 200与第一衬底 100相对设置， 通过第一粘合层 102 和第二粘合层 202固定连接，所述第一粘合层 102与第二粘合层 202的图案对 应并且均为导电材料。 所述 "图案对应" 是指第一粘合层 102 与第二粘合层 202相应位置的图案匹配， 尺寸、 形状均可以不同， 位置可以也可错位， 只需 要第二衬底 200与第一衬底 100相对设置后，图案能够具有交叠的部分可以 相 互接触。 需要说明的是， 下文中表示位置关系的 "上"、 "下"仅限于图中所示 的第一衬底 100倒置于第二衬底 200上方的情况。

第二衬底 200与第一衬底 100相对粘接后，它们之间即形成电容式压力传 感单元 101 的封闭的参考压力腔 101b, 以及麦克风单元 108 的封闭的空腔 108d, 由于所述背板电极 108b具有多个通孔 108e, 则空腔 108d还包括背板 电极 108b和敏感薄膜 108a之间的空间， 此外， 所述空腔还可以包括延伸至第 二衬底 200内的沟槽 208。

第一衬底 100背面 （即背向第二衬底 200 )具有第二开口 101c和第一开 口 108c,其中第二开口 101c将所述电容式压力传感单元 101的感应薄膜 101a 暴露， 第一开口 108c将所述麦克风单元 108的敏感薄膜 108a暴露。

所述第一粘合层 102和 /或第二粘合层 202为 Si层、 Ge层、 Au层、 A1层、 Au/Sn叠层或 Al/Ge叠层， 也可以为其他金属或合金材料。 同为导电材料的第 一粘合层 102和第二粘合层 202相互接触，则可以实现第一衬底 100和第二衬 底 200的电连接， 从而将第一衬底 100内的麦克风单元 108、 电容式压力传感 单元 101与第二衬底 200内的导体连线层 201电性连接，从而实现传感单元和 导体连线的集成。 电容式压力传感单元 101包括感应薄膜 101a、 可动电极 101d、 参考压力 腔 101b和固定电极 201a,可动电极 101d通过支撑臂 106a与所述感应薄膜 101a 的中心位置连接。 所述固定电极 201a位于参考压力腔 101b 中， 与感应薄膜 101a的位置对应， 第一开口 108c将所述感应薄膜 101a暴露。

麦克风单元 108包括敏感薄膜 108a, 空腔 108d和背板电极 108b, 所述背 板电极 108b位于空腔 108d内， 与敏感薄膜 108a的位置对应， 第一开口 108c 与所述敏感薄膜 108a的位置对应。

本实施例中， 第一衬底依次包括： 硅衬底 100、 所述硅衬底 100上的第一 介质层 105、 所述第一介质层 105上的第二介质层 106、 镶嵌于所述第二介质 层 106中的第一导体层 104, 以及所述第二介质层 106上的第二导体层 107。

其中， 敏感薄膜 108a和感应薄膜 101a均形成于所述第一导体层 104中， 背板电极 108b和可动电极 101d均形成于所述第二导体层 107中，所述第一粘 合层 102的图案形成于第二导体层 107表面上。 支撑臂 106a可以由第一导体 层 104和第二导体层 107的材料形成， 也可以有第二介质层的材料 106形成。

所述第二衬底 200包括 SOI衬底或者单晶硅衬底， 优选的， 第二衬底 200 内还包括信号处理电路（图中未示出）， 位于导体间介质层 203和导体连线层 201的下方， 所述信号处理电路例如为 CMOS电路， 用于接收、 转化和检测电 容式压力传感单元 101感应到的外界压力信号,和 /或麦克风单元 108感应到的 外界声音信号， 导体连线层 201 用于连接不同的器件并连接第二粘合层 202 和第二衬底 200内的信号处理电路。 所述第二粘合层 202位于导体连线层 201 上方， 或者， 所述第二粘合层 202为导体连线层 201中的最上层导体连线层。

正是由于所述开口 101c和参考压力腔 101b的存在， 感应薄膜 101a才具 有沿垂直于第一衬底 100和第二衬底 200方向形变的自由度。所述参考压力腔 101b和开口 101c分别位于感应薄膜 101a的两侧， 并且参考压力腔 101b相对 于外界密封， 从而为另一侧开口端的压力变化提供固定的参 考压力值。

此外，所述电容式压力传感单元 101及麦克风单元 108上还可以具有保护 介质层（图中未示出）， 用于防止在后续形成第一粘合层的过程中损伤 感应薄 膜， 同时也可以作为后续工艺的刻蚀停止层。

所述第二衬底 200包括 SOI衬底或者单晶硅衬底，以及衬底上的导体间 介 质层 203 , 以及导体连线层 201。

优选的， 第二衬底 200内具有信号处理电路（图中未示出）， 位于导体间 介质层 203和导体连线层 201的下方， 所述信号处理电路例如为 CMOS电路， 用于接收、 转化和检测电容式压力传感单元 101感应到的外界压力信号,和 /或 麦克风单元 108感应到的外界声音信号，导体连线层 201用于连接不同的器件 并连接第二粘合层 202和第二衬底 200内的信号处理电路。

所述固定电极 201a形成于最上层的导体连线层 201 中， 与所述可动电极 101d相对设置。 所述第二粘合层 202位于导体连线层 201上方， 或者， 所述 第二粘合层 202为导体连线层 201中的最上层导体层。

当外界压力变化时， 电容式压力单元 101的感应薄膜 101a沿垂直于第一 衬底 100和第二衬底 200的方向形变， 可动电极 101d也随之移动， 与固定电 极 201a之间的距离发生变化， 从而使得电容式压力传感单元 101的电容值改 变， 经由信号处理电路输出。 由于支撑臂 106a与感应薄膜 101a的中心位置连 接， 这样， 可动电极 101d的移动能够反映感应薄膜 101a的最大形变， 从而实 现更好的灵敏度及线性度。

所述麦克风的背板电极 108b的位置固定，它与敏感薄膜 108a构成电容器 的两个极板， 麦克风的敏感薄膜变形时， 所述电容器的两个极板之间的距离改 变， 将声音信号转为电信号。 第一开口 108c作为将声音信号施加至麦克风的 敏感薄膜的入口， 声音信号通过第一开口 108c可以传递至所述麦克风的敏感 薄膜上。

优选的， 所述敏感薄膜的材料包括低应力多晶硅， 由低应力多晶硅的制作 的敏感薄膜 108a能够降低敏感薄膜 108a形变， 提高灵敏度和成品率； 所述 敏感薄膜 108a的形状为方形、 圆形或者其他形状， 本领域的技术人员可以根 据待形成 MEMS麦克风选择适应的形状， 在此特意说明， 不应过分限制本发 明的保护范围；还需要说明的是，由于选择低 应力多晶硅来形成敏感薄膜 108a, 使得采用低应力多晶硅的敏感薄膜 108的 MEMS麦克风能够进一步减小尺寸， 从而降低生产成本。

此外， 所述第二衬底 200上还具有多个压焊焊垫 204, 所述压焊焊垫 204 位于第二衬底 200的导体连线层 201 (或信号处理电路）之外层， 位于所述第 二粘合层 202的同一膜层。压焊焊垫 204对应的第一衬底 100被去除，使得压 焊焊垫 204暴露， 与引线焊接。

优选的， 本发明的另一实施例中的 MEMS集成传感器还可以包括与所述 电容式压力传感单元的结构相同的参考单元， 电容式压力传感单元和参考单元 共同组成差分式传感器， 两者均由第一衬底和第二衬底相对连接而成， 而且结 构相同，但参考单元的感应薄膜上方的第一衬 底中并没有开口。 同时测量电容 式压力传感单元电容和参考单元电容，取其差 值做差分输出， 可以减小外界环 境因素 （温度， 应力等）对传感器输出的影响。

另夕卜， 本发明的其他实施例中， 所述麦克风单元的敏感薄膜和背板电极的 位置可以互换， 换言之， 将图 1所示的敏感薄膜 108a和背板电极 108b交换位 置， 此时， 从第一开口 108c传入的声音信号能够由所述背板电极 108b的通孔 108e中进入空腔 108d, 进而引起敏感薄膜 108a针对， 将声音信号转换为电信 号。此种结构的优势在于背板电极 108b直接朝向第一开口 108c能够保护敏感 薄膜。

不限于图中所示， 第一衬底 100上可以包括多个所述 MEMS电容式压力 传感单元和麦克风单元组成的阵列， 第二衬底 200上包括与多个所述 MEMS 压力传感单元对应的导体连线或信号处理电路 阵列 （图中未示出）， 两者集成 后再进行分割得到 MEMS传感器的芯片 ,经过芯片封装工艺形成 MEMS麦克风与 压力集成传感器。

进行封装工艺之后， 如图 2所示， 本实施例中所述麦克风与压力集成传感 器还包括：

封装衬底 300, 位于所述第二衬底 200的背面（背向第一衬底 100 ), 具有 多个压焊管脚 301 ;

封装体 302, 位于所述封装衬底 300上方及所述第一衬底 100和第二衬底 周围 200, 并暴露所述第一衬底 100背面的一部分， 使得第一开口 108c和第 二开口 101c露出， 该封装体 302的材料包括塑料；

粘合胶 303 , 将所述第二衬底 200和封装衬底 300连接；

引线 304, 位于所述封装体 301内， 引线的两端分别与压焊焊垫 204和压 焊管脚 301焊接。 优选的， 所述封装体 302和固定连接的第一衬底 100、 第二衬底 200之间 还包括应力緩冲层（图中未示出）， 用于緩冲封装体 301的应力， 从而避免对 感应薄膜敏感度的干扰。 实施例一中， 第一衬底 100的背面一部分暴露于封装体外， 换言之， 第一 开口 108c和第二开口 101c作为分别声音和压力的入口，将声波和压� �变化引 入敏感薄膜和感应薄膜， 实际上， 也可以采用不同的声音和压力入口设计， 以 下实施例评细说明。

实施例二

图 3为本实施例中所述的 MEMS麦克风与压力集成传感器的结构示意图， 图 4为图 3中集成传感器的封装结构示意图。

如图所示， 所述 MEMS麦克风与压力集成传感器， 与上述实施例不同之 处在于， 所述第二衬底 200，的背面 （背向第一衬底 100，）具有第三开口 109, 与麦克风单元的敏感薄膜 108c，的位置对应，将空腔 108d，暴露， 而所述敏感薄 膜 108a，和背板电极 108b，中均具有通孔， 于是， 第一开口 108c，、 空腔 108d， 和第三开口 209在第一衬底 100，和第二衬底 200，中形成一个贯穿的通道， 能 够同时作为声音及压力的传播通道。

第一衬底 100，和第二衬底 200，连接后实现了 MEMS麦克风与压力传感单 元和导体连线或信号处理电路的集成， 然后再将衬底进行分割得到 MEMS集 成传感器的芯片， 经过芯片封装工艺形成 MEMS麦克风与压力集成传感器， 还包括：

封装衬底 300，， 位于所述第二衬底 200，的背面， 具有多个压焊管脚 30Γ , 所述封装衬底 300，中具有与所述第三开口 209连通的声音及压力开口 300c; 封装体 302' , 位于所述封装衬底 300，上方及所述第一衬底 100，和第二衬 底 200，周围，并暴露出所述第一衬底 100，的背面的一部分（包括第一开口 108c， 和第二开口 I01c，）， 该封装体 302，的材料包括塑料；

封装盖 306, 位于所述封装体 302，顶部， 与所述第一衬底 100，之间具有封 装空腔 307;

粘合胶 303，， 将所述第二衬底 200，和封装衬底 300，连接， 并将所述第一 衬底 100'和封装盖 306连接；

引线 304，， 位于所述封装体 302，内， 两端分别与压焊焊垫 204，和压焊管 脚 301，焊接。

与实施例一不同，本实施例中虽然第一衬底 100，的背面暴露于封装体 302' 夕卜， 但第一开口 108c，和第二开口 101c，被封装盖 306密封与封装空腔 307内， 并不与外界接触， 而声音及压力由封装衬底背面的开口 300c，进入， 经由第三 开口 209，、 空腔 108d，和第一开口 108c，进入封装空腔 307, 对麦克风单元的敏 感薄膜 108a，和电容式压力传感单元的感应薄膜 101a，作用。这种结构能够有效 防止敏感薄膜和感应薄膜暴露于外界而容易损 坏。

本实施例中，所述 MEMS麦克风与压力集成传感器还可以采用图 4a中的 封装结构， 如图所示， 封装体 302，的上方没有封装盖， 封装衬底 300，中也没 有任何开口而是将第三开口 209封堵， 封装体 302，在第一衬底 100，的背面形 成喇叭形开口 308, 这样， 声音及压力通过喇叭形开口 308分别进入第一开口 108c，和第二开口 101c，，而喇叭形开口 308有利于收集声音信号。第三开口 209 被封装衬底封堵后作为麦克风单元的延伸空腔 ， 此外，还可以通过设置于第二 衬底和封装衬底之间的另一衬底来形成更大的 封装空腔，这一衬底也通过粘合 胶与封装衬底连接。

类似的， 实施例一中的 MEMS麦克风与压力集成传感器也可以采用图 4a 中的封装结构， 即封装体高出第一衬底的背面，暴露第一开口 和第二开口的同 时形成喇叭形开口作为声音和压力的入口。

所述 MEMS麦克风与压力集成传感器的其他结构与实� �例一类似在此不 再 赘述。 实施例三

下面结合附图详细说明实施例一中 MEMS麦克风及压力传感器的制作方 法。 图 5为本发明实施例中所述 MEMS麦克风及压力传感器的制作方法的流 程图，图 6至图 13为所述 MEMS压力传感器的制作方法的示意图。如图所� �， 所述制作方法包括：

步骤 S1 : 提供第一衬底， 在所述第一衬底上形成电容式压力传感单元的 感应薄膜、 麦克风单元的敏感薄膜和所述第一衬底表面的 第一粘合层。

具体的， 如图 6所示， 首先， 所述第一衬底 100包括硅衬底， 在所述硅衬 底上形成第一介质层 105 , 优选的， 所述第一介质层 105为氧化硅膜层， 然后 在所述第一介质层 105上沉积第一导体层 104, 优选的， 所述第一导体层 104 为多晶硅。 接着， 通过光刻、 刻蚀工艺在所述第一导体层 104中制作麦克风单 元的敏感薄膜 108a和电容式压力传感单元的感应薄膜 101a及电连线层 103。

所述敏感薄膜 108a用于和后续形成背板电极形成电容， 且所述敏感薄膜 108a可以在声信号的作用下振动，将声信号转� �为电信号；所述敏感薄膜 108a 和感应薄膜 101a的材料为低应力多晶硅， 低应力多晶硅能够降低外界给予所 述敏感薄膜 108a和感应薄膜 101a的应力的敏感度， 受外界的应力影响较小。

然后， 如图 7所示， 在具有敏感薄膜 108a和电容式压力传感单元的感应 薄膜 101a的第一衬底表面淀积第二介质层 106, 优选的， 所述第二介质层 106 为氧化硅膜层， 进行光刻、刻蚀所述氧化硅膜层在第二介质层 106中制作通孔 (图中未标号）。

接着， 如图 8所示， 在所述第二介质层 106上沉积第二导体层 107, 同时 也填充通孔（用于形成支撑臂和其他连接结构 ），优选的， 所述第二导体层 107 为多晶硅， 接着， 通过光刻、 刻蚀工艺在所述第二导体层 107中制作麦克风单 元的背板电极 108b和电容式压力传感单元的可动电极 101d, 然后淀积第一粘 合材料层 (图中未示出）， 所述第一粘合材料层形成于第二导体层 107上面， 但 并不位于背板电极 108b和可动电极 101d上，避免影响器件的灵敏度； 采用第 一掩模板进行光刻工艺，然后对第一粘合材料 层进行刻蚀从而形成第一粘合层 102, 优选的， 还可以同时形成背板电极中的通孔， 该步骤的刻蚀工艺可以采 用传统的湿法刻蚀或等离子刻蚀工艺。

最后， 如图 9所示， 进行 MEMS结构释放，去除暴露出的第二介质层 106 的材料， 从而完成第一衬底 100的制作过程。

步骤 S2: 提供第二衬底， 在所述第二衬底上形成导体间介质层和所述导 体间介质层中的导体连线层和固定电极， 和 /或所述第二衬底表面的第二粘合 层。

参照图 10所示， 所述第二衬底 200包括 SOI衬底或者单晶硅衬底， 优选 的，按照传统工艺在该第二衬底 200内先形成信号处理电路， 所述信号处理电 路例如包括 CMOS电路； 然后形成信号处理电路上的导体间介质层 203 (也可 以直接形成导体连线层）、 位于所述导体间介质层 203 中的导体连线层 201 , 其中导体连线层中包括固定电极 201a, 该步骤可以采用铜互连工艺或者铝互 连工艺。

接着， 在所述导体间介质层 203上淀积第二粘合材料层（图中未示出）， 采用第二掩模板进行光刻工艺，然后对第二粘 合材料层进行刻蚀从而形成第二 粘合层 202, 该第二粘合层 202可以由导体间介质层中的通孔和连接插塞与 其 下方的导体连线层 201电性连接。

所述固定电极 201a用于与之前形成的感应薄膜 101a形成电容，并将电容 感应到的压力信号转换成电信号。

其中， 所述第一粘合层 102与第二粘合层 202均为导电材料， 例如， 所述 第一粘合层 102和 /或第二粘合层 202为 Au层、 A1层、 Au/Sn叠层或 Al/Ge 叠层。 当所述第一粘合 102层和 /或第二粘合层 202为 Au/Sn叠层时， 采用电 镀工艺形成其图形， Al/Ge叠层可以采用光刻、 刻蚀工艺形成其图形。

优选的， 第二粘合层 202采用与导体连线层 201相同的材料， 例如 A1, 则所述第二粘合层 202为导体连线层中的最上层导体层，换言之， 在制造导体 连线层中的最上层导体层的过程中， 同时制作第二粘合层 202的图案， 这样可 以节省一道光刻工艺， 有利于降低成本。

经过光刻、刻蚀工艺后， 所述第一粘合层 102与第二粘合层 202的图案对 应， 这里 "对应" 的含义是当第一衬底 100和第二衬底 200相对设置时， 第一 粘合层 102朝向第二粘合层 202, 两者图案的位置和形状相互配合， 能够对应 连接。

可选的， 如图 11所示， 制作第二衬底 200过程还可以包括： 在第二衬底 200内形成对应与第一衬底 100敏感薄膜位置的沟槽 208,以延伸空腔 108d (参 见图 12、 13 ) 的空间。

形成第二粘合层 202的同时，在所述导体连线层 201以及之外的第二衬底 200上形成压焊焊垫区的多个压焊焊垫 204。 各个压焊焊垫 204与第二粘合层 202同一工艺中形成。 具体的，所述信号处理电路和所述导体连线层 201位于第二衬底 200的器 件区内， 所述器件区之外为压焊焊垫区， 压焊焊垫区包括多个压焊焊垫 204, 用于与压焊引线连接， 此外， 所述器件区之外还具有芯片分割区。

步骤 S3: 将所述第一粘合层 102和第二粘合层 202相对设置并按照图案 对应的方式粘接， 以连接第一衬底 100和第二衬底 200。

具体的， 参照图 12所示， 先将第一衬底 100的第一粘合层 102与第二衬 底 200的第二粘合层 202的位置相对，使其图案相互接触， 然后从两个衬底的 背面施加压力，同时进行加热使第一粘合层 102和第二粘合层 202的接触面相 互融合， 例如所述第一粘合层 102和第二粘合层 202为 A1层， 通过衬底背面 的吸盘对衬底施加 40k-90k牛顿压力，加热衬底至 400 °C ,相互接触的 A1层发 生固态扩散， 降温后实现固定连接。 上述连接工艺的工艺参数因第一粘合层 102和第二粘合层 202材料不同而不同。

第一粘合层 102和第二粘合层 202均为导电材料， 例如金属或者合金， 固 定连接的同时还能够将第一衬底 100的电容式压力传感单元 101及电连线层 103与第二衬底 200的导体连线层 201 (或信号处理电路） 电连接， 实现麦克 风单元、 电容式压力传感单元与导体连线层（或信号处 理电路） 的集成。

步骤 S4: 在所述第一衬底中形成第一开口和第二开口， 所述第一开口暴 露出敏感薄膜或背板电极， 所述第二开口暴露出感应薄膜。

如图 13所示， 在第一衬底背面形成具有第一开口和第二开口 图案的光刻 胶层（图中未示出）， 以第一衬底 100的背面作为刻蚀起始面， 去除未被光刻 胶保护的硅衬底材料和第一介质层 105的材料， 直到暴露出敏感薄膜 108c和 感应薄膜 ioi _c 。如果敏感薄膜 108c和感应薄膜 101c不在同一层，则分为两道 光刻程序刻蚀。

优选的， 如图 13所示， 连接第一衬底 100和第二衬底 200之后还包括： 形成第一开口 108c和第二开口 101c的同时，采用刻蚀工艺去除所述压焊焊垫 区对应的第一衬底 100和第一介质层 105 , 以暴露出压焊焊垫区内的多个压焊 焊垫 204。 为保证与第一开口 108c和第二开口 101c刻蚀过程的一致性， 需要 在制作第一衬底的过程中 （步骤 S1 ) , 刻蚀第二介质层 106的通孔的同时去除 压焊焊垫区对应的第二介质层 106材料。 另外， 上述步骤也可以在第一衬底 100的第一粘合层 102与第二衬底 200 的第二粘合层 202的图案相互接触之前单独对第一衬底 100进行，这样可以避 免刻蚀工艺对第二衬底 200的污染。

去除电容式压力传感单元 101的感应薄膜 101a对应的第一衬底 100可以 依次去除第一衬底 100和第一介质层 105 , 仅剩余感应薄膜 101a和敏感薄膜 108a; 也可以使刻蚀停止在第一介质层 105表面而仅去除第一衬底 100, 这样 第一介质层 105可以起到保护感应薄膜的作用，这种方案需 要在制作第一衬底 的步骤 S1中提前去除压焊焊垫区对应的第一衬底上的� ��一介质层 105。

本发明的另一实施例中， 以上步骤 S1和步骤 S2的顺序可以相互调换，也 可以同时进行， 不分先后顺序， 实际生产中第一衬底和第二衬底制作工艺可以 能够在不同的机台完成， 有利于提高产能。 实施例二中 MEMS麦克风及压力传感器的制作方法与本实施� �不同之处 在于还包括形成第三开口 209 (参见图 4 ), 该第三开口 209可以在第一衬底和 第二衬底连接之前形成， 也可以在第一衬底和第二衬底连接之后形成。 例如， 在第一衬底 100，和第二衬底 200，粘合工艺完成后， 需要在第二衬底 200，背面 形成具有第三开口图案的光刻胶层（图中未示 出）， 以第二衬底 200，的背面作 为刻蚀起始面， 依次去除未被光刻胶保护的硅衬底材料和导体 间介质层 203， 的材料， 直到暴露出所述空腔 108d，。 本发明其他实施例中， 优选的， 在第二 衬底的第二粘合层形成之后，在第二衬底的正 面覆盖具有第三开口图案的光刻 胶层， 通过刻蚀工艺形成第三开口。

采用本发明提供的 MEMS麦克风及压力传感器体积小， 性能高， 且所述 第一基底和第二基底构成封闭结构， 本发明的 MEMS麦克风及压力传感器及 其制作方法不但制造工艺和封装工艺简单， 且体积小， 信噪比性能优良， 抗干 扰能力高。

以上实施例所述 MEMS麦克风及压力集成传感器， 其第二衬底均包括至 少一层导体连线层和第二粘合层， 事实上， 也可以仅具有一层导体连线层， 该 导体连线层兼作第二粘合层。 本发明实施例所述的导体连线层、导体间介质 层或第一导体层、第二导体 层中的 "导体" 包括但不限于金属、 合金或半导体等材料。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并 不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围 内，都可以利用上述揭示的方法 和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动 和修改， 因此， 凡是未脱离本发 改、 等同变化及修饰， 均属于本发明技术方案的保护范围。