集成传感器MEMS芯片及电子设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种集成传感器MEMS芯片及电子设备，该MEMS芯片包括：SOI晶圆；形成于SOI晶圆上的加速度传感器、温度传感器及气压传感器；其中，加速度传感器包括：形成于薄膜层上的支撑梁、位于支撑梁上的多个第一压敏电阻、形成于第一衬底上的质量块，质量块通过形成在埋氧化层上的连接部与支撑梁连接；温度传感器包括：在薄膜层上经掺杂形成的PN结，PN结形成用于检测温度的二极管；气压传感器包括：形成于第一衬底上的第一真空腔、形成于薄膜层的多个第二压敏电阻，多个第二压敏电阻对应第一真空腔的位置设置。本实用新型专利技术解决了分立传感器在电路板需要占用较大的体积，而且贴装工艺繁琐的问题，提高了传感器的集成度。

【技术实现步骤摘要】
集成传感器MEMS芯片及电子设备
本技术涉及传感器
，特别种集成传感器MEMS芯片及电子设备。
技术介绍
随着工业数字化、智能化发展，传感器在可穿戴设备、智能家居、智慧交通、工业制造等领域中得到了广泛的应用。而且，随着科技的发展以及用户要求的提高，传感器目前正朝着智能化、集成化、微型化的趋势发展。加速度，气压，温度和湿度等物理量是与人们日常生活息息相关的物理量，用于测量这些物理量的传感器也被广泛应用于智能穿戴及智能家居等领域。目前，电子设备例如智能手环，大多是在其电路板上贴装分立的压力传感器芯片，湿度传感器芯片，以及温度传感器芯片等大气自然环境参数的传感器，这不但占用了较大的电路板的面积，使电子设备无法进一步缩小其体积，而阻碍其向微型化方向发展，而且贴装工艺繁琐。
技术实现思路
本技术的主要目的是提出一种集成传感器MEMS芯片及电子设备，旨在提高传感器的集成度。为实现上述目的，本技术提出一种集成传感器MEMS芯片，所述集成传感器MEMS芯片包括：SOI晶圆，所述SOI晶圆包括第一衬底、覆盖在所述第一衬底上的薄膜层以及夹设在所述第一衬底与所述薄膜层之间的埋氧化层；形成于所述SOI晶圆上的加速度传感器、温度传感器及气压传感器；其中，所述加速度传感器包括：形成于所述薄膜层上的支撑梁、位于所述支撑梁上的多个第一压敏电阻、形成于所述第一衬底上的质量块，所述质量块通过形成在所述埋氧化层上的连接部与所述支撑梁连接；多个所述第一压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路；所述温度传感器包括：在所述薄膜层上经掺杂形成的PN结，所述PN结形成用于检测温度的二极管；所述气压传感器包括：形成于所述第一衬底上的第一真空腔、形成于所述薄膜层的多个第二压敏电阻，多个所述第二压敏电阻对应所述第一真空腔的位置设置；多个所述第二压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路。可选地，所述支撑梁包括八个梁臂，每一所述梁臂上经过轻掺杂形成一所述第一压敏电阻，每一所述梁臂上经过重掺杂形成用于将各所述第一压敏电阻连接成一惠斯通电路的第一导电部。可选地，所述加速度传感器还包括支撑边框，所述质量块位于所述支撑边框的中心位置，所述质量块具有四个边，每一边通过两个所述梁臂与所述支撑边框固定。可选地，所述薄膜层正对所述第一真空腔的位置经过轻掺杂分别形成四个所述第二压敏电阻，所述薄膜层正对所述第一真空腔的位置经过重掺杂分别形成用于将四个所述第二压敏电阻连接成一第二压一惠斯通电路的第二导电部。可选地，所述集成传感器MEMS芯片还包括覆盖在薄膜层上的钝化层。可选地，所述钝化层上设置有用于将第一导电部和第二导电部露出的开窗，在所述开窗的位置形成有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘与所述第一导电部连接，所述第二焊盘与所述第二导电部连接。可选地，所述集成传感器MEMS芯片还包括设置于所述SOI晶圆底部的第二衬底，所述SOI晶圆与所述第二衬底键合形成一体。可选地，所述第二衬底为玻璃衬底或者硅衬底。可选地，所述第一衬底沿其厚度方向贯穿设置并与所述薄膜层、所述第二衬底围合形成所述第一真空腔。本技术还提出一种电子设备，其特征在于，包括如上所述的集成传感器MEMS芯片；所述集成传感器MEMS芯片包括：SOI晶圆，所述SOI晶圆包括衬底、覆盖在所述衬底上的薄膜层以及夹设在所述第一衬底与所述薄膜层之间的埋氧化层；形成于所述SOI晶圆上的加速度传感器、温度传感器及气压传感器；其中，所述加速度传感器包括：形成于所述薄膜层上的支撑梁、位于所述支撑梁上的多个第一压敏电阻、形成于所述第一衬底上的质量块，所述质量块通过形成在所述埋氧化层上的连接部与所述支撑梁连接；多个所述第一压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路；所述温度传感器包括：在所述薄膜层上经掺杂形成的PN结，所述PN结形成用于检测温度的二极管；所述气压传感器包括：形成于所述第一衬底上的第一真空腔、形成于所述薄膜层的多个第二压敏电阻，多个所述第二压敏电阻对应所述第一真空腔的位置设置；多个所述第二压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路。本技术通过在SOI晶圆上集成的加速度传感器、温度传感器及气压传感器；其中，加速度传感器通过形成于薄膜层上的支撑梁、位于所述支撑梁上的多个第一压敏电阻、形成于所述第一衬底上的质量块构成，并在第一压敏电阻感应到质量块和/或支撑梁的应变时，多个第一压敏电阻构成的惠斯通电路，并输出与加速度成比例的电压值，实现加速度的检测。温度传感器通过薄膜层上经掺杂形成的PN结，该PN结形成用于检测温度的二极管，通过温度的不同使加载在其阴阳两极的电压值产生变化，从而输出与温度成玻璃的电压值，实现温度的检测。以及，气压传感器通过形成于第一衬底上的第一真空腔、形成于薄膜层的多个第二压敏电阻，多个第二压敏电阻构成惠斯通电路，并在外界气压作用在薄膜层上时，使薄膜层发生形变，从而使第二压敏电阻的阻值发生改变，进而输出与气压成比例的电压值，实现气压的检测。本技术本技术在SOI晶圆上设置加速度传感器、气压传感器结构，以及温度传感器结构，以将上述传感器集成在同一个芯片上，减小封装的整体体积，提高传感器的集成度。本技术解决了分立传感器在电路板需要占用较大的体积，使电子设备无法进一步缩小其体积，而阻碍其向微型化方向发展，而且贴装工艺繁琐的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术集成传感器MEMS芯片一实施例的结构示意图；图2为本技术集成传感器MEMS芯片另一实施例的结构示意图；图3为图1中加速度传感器一实施例的结构示意图；图4为图1中SOI晶圆实施例的结构示意图；图5为图1中多个第一压敏电阻构成的惠斯通电路的等效电路图；图6为图1中多个第二压敏电阻构成的惠斯通电路的等效电路图。附图标号说明：标号名称标号名称100SOI晶圆20温度传感器110第一衬底30气压传感器120薄膜层11支撑梁130埋氧化层12第一压敏电阻140钝化层13质量块150第一焊盘14支撑边框160第二焊盘21二极管170第二衬底31第一真空腔10加速度传感器32第二压敏电阻本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成传感器MEMS芯片，其特征在于，所述集成传感器MEMS芯片包括：SOI晶圆，所述SOI晶圆包括第一衬底、覆盖在所述第一衬底上的薄膜层以及夹设在所述第一衬底与所述薄膜层之间的埋氧化层；形成于所述SOI晶圆上的加速度传感器、温度传感器及气压传感器；其中，所述加速度传感器包括：形成于所述薄膜层上的支撑梁、位于所述支撑梁上的多个第一压敏电阻、形成于所述第一衬底上的质量块，所述质量块通过形成在所述埋氧化层上的连接部与所述支撑梁连接；多个所述第一压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路；所述温度传感器包括：在所述薄膜层上经掺杂形成的PN结，所述PN结形成用于检测温度的二极管；所述气压传感器包括：形成于所述第一衬底上的第一真空腔、形成于所述薄膜层的多个第二压敏电阻，多个所述第二压敏电阻对应所述第一真空腔的位置设置；多个所述第二压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路。

【技术特征摘要】
1.一种集成传感器MEMS芯片，其特征在于，所述集成传感器MEMS芯片包括：SOI晶圆，所述SOI晶圆包括第一衬底、覆盖在所述第一衬底上的薄膜层以及夹设在所述第一衬底与所述薄膜层之间的埋氧化层；形成于所述SOI晶圆上的加速度传感器、温度传感器及气压传感器；其中，所述加速度传感器包括：形成于所述薄膜层上的支撑梁、位于所述支撑梁上的多个第一压敏电阻、形成于所述第一衬底上的质量块，所述质量块通过形成在所述埋氧化层上的连接部与所述支撑梁连接；多个所述第一压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路；所述温度传感器包括：在所述薄膜层上经掺杂形成的PN结，所述PN结形成用于检测温度的二极管；所述气压传感器包括：形成于所述第一衬底上的第一真空腔、形成于所述薄膜层的多个第二压敏电阻，多个所述第二压敏电阻对应所述第一真空腔的位置设置；多个所述第二压敏电阻连接，并被构成惠斯通电路。2.如权利要求1所述的集成传感器MEMS芯片，其特征在于，所述支撑梁包括八个梁臂，每一所述梁臂上经过轻掺杂形成一所述第一压敏电阻，每一所述梁臂上经过重掺杂形成用于将各所述第一压敏电阻连接成一惠斯通电路的第一导电部。3.如权利要求2所述的集成传感器MEMS芯片，其特征在于，所述加速度传感器还包括支撑边框，所述质量块位于所述支撑边框的中心位置，所述质量块具有四个边，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向光，
申请(专利权)人：青岛歌尔微电子研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37