一种MEMS压电传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种MEMS压电传感器及其制作方法，第一衬底包括第一基底、位于第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，信号处理电路和/或驱动电路与导电层电连接；第二衬底包括第二基底以及位于第二基底一侧的第一电极和位于第一电极一侧的压电介质层；将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定，并且，通过导电通孔将第一电极与导电层电连接后，可以通过信号处理电路接收形变后的第一电极输出的电信号，和/或通过驱动电路向第一电极输入电信号，使第一电极和压电介质层产生形变。基于此，不仅可以改善MEMS压电传感器的性能，而且降低了工艺难度，使得材料以及工艺的选择更广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS压电传感器及其制作方法本申请要求于2017年1月20日提交中国专利局、申请号为201710044935.3、专利技术名称为“一种MEMS压电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。
本专利技术涉及半导体制造
，更具体地说，涉及一种MEMS压电传感器及其制作方法。
技术介绍
压电传感器是指利用某些电介质的压电效应制成的传感器。其中，压电效应包括正压电效应和逆压电效应。利用正压电效应的压电传感器，例如压力传感器，在受到外力作用时会输出电信号，采用信号处理电路对该电信号进行分析处理后即可获知压力信息。利用逆压电效应的压电传感器，例如压电式石英振荡器，在驱动电路输出的电信号的作用下产生压力或声音等，从而可以向外界传递压力或声音等信息。其中，MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电)压电传感器是一种将压电传感器及其信号处理电路(或驱动电路)集成于一体的器件。由于MEMS压电传感器具有尺寸更微小、工艺精度更高等优点，因此，MEMS压电传感器的应用更为广泛。现有技术中，大多将压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)分别制作在不同的衬底上，然后采用共同封装或电路板组装的方式将二者连接在一起，但是，其封装工艺较复杂、尺寸较大、成本也较高。虽然现有技术中也公开了可以将压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)制作在同一衬底上，但是，在同一衬底上制作压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)时，由于压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)的制作工艺区别较大，因此，压电传感器的制作工艺会影响信号处理电路(或驱动电路)的性能，信号处理电路(或驱动电路)的制作工艺也会影响压电传感器的性能，从而使得制作在同一衬底上的MEMS压电传感器的性能较差。并且，现有的MEMS压电传感器只能利用正压电效应或逆压电效应，并未公开可以同时利用正压电效应和逆压电效应的MEMS压力传感器，基于此，如何集成压电传感器、信号处理电路和驱动电路也已成为当前的研究方向之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种MEMS压电传感器及其制作方法，以有效集成压电传感器以及信号处理电路和/或驱动电路。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种MEMS压电传感器的制作方法，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底以及位于所述第二基底一侧的第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，其中，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。优选的，所述压电介质层的表面或所述导电层内还具有第二电极，所述第二电极与所述第一电极对应。优选的，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，和/或，在所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和/或所述第二结合层贴合固定；其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。优选的，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。优选的，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定之前，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。优选的，还包括：在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。优选的，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底；所述方法还包括：利用所述半导体层形成所述第一电极，或在所述半导体层上形成所述第一电极。优选的，提供第一衬底之后，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧形成第三电极，所述第三电极为自测电极，所述自测电极的位置与所述第一电极的位置相对应。优选的，还包括：形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔的第三开口。一种MEMS压电传感器的制作方法，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底；将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间的部分区域具有空腔；对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成压电电容，所述压电电容包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电介质层，所述第一电极的位置与所述空腔的位置对应；形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。优选的，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，和/或，在所述第二衬底的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和/或所述第二结合层贴合固定；其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。优选的，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。优选的，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定之前，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二基底的一侧的部分区域形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。优选的，还包括：在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。优选的，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定包括：将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS压电传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底以及位于所述第二基底一侧的第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，其中，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。

【技术特征摘要】
2017.01.20 CN 20171004493531.一种MEMS压电传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底以及位于所述第二基底一侧的第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，其中，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压电介质层的表面或所述导电层内还具有第二电极，所述第二电极与所述第一电极对应。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层贴合固定，其中，所述第一结合层包括绝缘结构；或在所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第二结合层贴合固定，其中，所述第二结合层包括绝缘结构。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，以及在所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和所述第二结合层贴合固定；其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定之前，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底,所述方法还包括：利用所述半导体层形成所述第一电极，或在所述半导体层上形成所述第一电极。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧形成第三电极，所述第三电极为自测电极，所述自测电极的位置与所述第一电极的位置相对应。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔的第三开口。11.一种MEMS压电传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底；将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间的部分区域具有空腔；对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成压电电容，所述压电电容包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电介质层，所述第一电极的位置与所述空腔的位置对应；形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层贴合固定，其中，所述第一结合层包括绝缘结构；或在所述第二衬底的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第二结合层贴合固定；其中，所述第二结合层包括绝缘结构。13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，以及在所述第二衬底的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和所述第二结合层贴合固定；其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定之前，还包括：在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二基底的一侧部分区域形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定包括：将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述绝缘层和半导体层的一侧贴合固定。18.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文卿，
申请(专利权)人：迈尔森电子天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12