本公开涉及制造包括电容压力传感器和惯性传感器的集成系统的方法及集成系统。一种用于制造集成第一MEMS器件和第二MEMS器件的微机电系统MEMS的方法。第一MEMS器件是电容压力传感器并且第二MEMS器件是惯性传感器。制造第一MEMS器件和第二MEMS器件的步骤至少部分地彼此被共享，导致在单个裸片上的高度集成，并且允许以高产量和受控成本来实现制造工艺。且允许以高产量和受控成本来实现制造工艺。且允许以高产量和受控成本来实现制造工艺。
【技术实现步骤摘要】
制造包括电容压力传感器和惯性传感器的集成系统的方法及集成系统
[0001]本专利技术涉及一种用于制造微机电系统(MEMS)的方法，并且涉及一种包括第一MEMS器件和第二MEMS器件的微机电系统。特别地，第一MEMS器件是电容压力传感器并且第二MEMS器件是惯性传感器，或惯性传感器的组合，诸如例如加速计和陀螺仪。
技术介绍
[0002]电容压力传感器被提供有能够相对于结构的其余部分移动的悬置区域或膜。特别地，该膜表示可变电极，面对形成固定电极的固定部分，并且通过部分地或完全地掩埋的腔与之分开。惯性传感器与压力传感器使用至少部分地相同的工艺流程同时被制造。
[0003]众所周知，MEMS(微机电系统)型换能器包括用于将环境量(压力、运动、声波等)转换成电量(例如电容变化)的可移动敏感结构。合适的读出电子器件被用于执行该电量的处理操作(包括放大和滤波操作)，以便提供表示所感测的压力值的电输出信号(例如电压)。
[0004]在电容感测原理被使用的情况下，微机电敏感结构通常包括制成为隔膜或膜的可移动电极，该可移动电极被布置为面对固定电极，以提供具有可变电容的感测电容器的板。可移动电极通过其第一部分(其通常为在结构层周边)被锚固到结构层，而其第二部分(通常为中心部分)自由移动或弯曲。可移动电极和固定电极因此形成电容器，并且形成可移动电极的膜的弯曲导致根据待感测的量的电容的变化。
[0005]其它类型的换能器，例如用于感测运动或振动的换能器，也被认知为加速计和陀螺仪，并且其操作类似于以上所描述的。在这种情况下，感测结构不是膜，而是由通过弹簧被耦合到固定支撑结构的一个或多个可移动质量块形成。同样在这种情况下，运动信号的转换可以以本身已知的方式电容性地发生。
[0006]上述类型的传感器与其它MEMS传感器一起通常被安装在多媒体电子器件中，诸如智能电话、智能手表、消费电子产品或其它专业仪器等。在电子器件中的大量MEMS系统/传感器的集成需要使用专用集成电路板，并且因此对空间占用具有相当大的影响。
[0007]此外，根据现有技术，不同的传感器通常容纳在相应的封装中，该封装包含换能器和用于采集和预处理由换能器生成的电信号的电子器件，通常是ASIC电路。在一些解决方案中，ASIC可以是共享的，诸如例如在WO2013/061313中所讨论的。
[0008]然而，市场针对具有高度集成的解决方案的需求日益增加，该解决方案允许节省成本并且最重要的是减少面积占用。
技术实现思路
[0009]本公开的目的是提供一种针对前述需求的解决方案。
[0010]根据本公开，提供了一种用于制造MEMS系统的方法以及由此被提供的MEMS系统。
[0011]例如，在本公开的至少一个实施例中，一种用于制造包括第一MEMS器件和第二MEMS器件的微机电系统(MEMS)的方法，包括以下步骤：在衬底上形成第一MEMS器件的第一
电极；在第一电极上形成可以通过蚀刻化学溶液被移除的材料的第一牺牲层；在第一牺牲层上形成对蚀刻化学溶液不可渗透的保护层；选择性地移除保护层的部分以暴露第一牺牲层的相应的牺牲部分；在牺牲部分上形成多孔材料的膜层，膜层对蚀刻化学溶液可渗透；使用蚀刻化学溶液移除通过膜层的牺牲部分来形成腔；形成第一结构层，第一结构层密封膜层的孔并且与膜层形成第一MEMS器件的悬置结构，上述悬置结构是通过腔被电容性耦合到第一电极的第二电极；在第一结构层上方形成可以通过化学溶液蚀刻被蚀刻的材料的第二牺牲层；形成第二结构层，第二结构层在第二牺牲层上方并且与第二牺牲层接触；图案化第二结构层以同时形成第二MEMS器件的可移动结构和第一MEMS器件的第一电极和第二电极的偏置结构；通过蚀刻化学溶液移除第二牺牲层的选择性部分，使得第二MEMS器件的可移动结构和第一MEMS器件的悬置结构根据相应的自由度自由移动。
[0012]例如，在本公开的至少一个实施例中，一种微机电系统(MEMS)包括第一MEMS器件和第二MEMS器件，并且包括：衬底；在衬底上延伸的属于第一MEMS器件的第一电极；第一电极上的、可以通过蚀刻化学溶液移除的材料的第一牺牲层；在第一牺牲层上的、对蚀刻化学溶液不可渗透的保护层；在牺牲部分上的多孔材料的膜层，该多孔材料对蚀刻化学溶液可渗透；在膜层下方延伸的空腔；第一结构层，密封膜层的孔并且与膜层形成第一MEMS器件的悬置结构，上述悬置结构通过腔被电容性耦合到第一电极的第二电极；以及第二结构层，其经图案化以形成第二MEMS器件的可移动结构和第一MEMS器件的第一电极和第二电极的偏置结构，其中上述第二MEMS器件的上述可移动结构和第一MEMS器件的上述悬置结构根据相应的自由度自由移动。
附图说明
[0013]为了更好地理解本公开，现在参照附图仅通过非限制性示例描述其优选实施例，其中：
[0014]图1－19以截面视图示出了根据本公开的一个实施例的集成微机电系统(MEMS)的制造步骤，该集成微机电系统特别包括电容压力传感器和惯性传感器；
[0015]图20示出了根据本公开的另一实施例的集成MEMS系统；
[0016]图21示出了根据本公开的另一实施例的集成MEMS系统；以及
[0017]图22－27以截面视图示出根据本公开的一个实施例的用于耦合到如图19所示的集成微机电系统(MEMS)的帽的制造步骤。
具体实施方式
[0018]图1－19示出了根据本公开的实施例的微机电(MEMS)器件或系统50的后续制造步骤。特别地，MEMS系统50集成用于将环境压力信号转换至相应的电信号的一个或多个第一微机电结构51，以及用于将运动信号(振动、运动等)转换至相应的电信号的一个或多个第二微机电结构52。
[0019]在下文中，第一微机电结构51也被称为压力传感器；特别地，基于电容(电容压力传感器)的变化来执行转换。
[0020]在下文中，第二微机电结构52也被称为惯性传感器。第二微机电结构52可以是加速度计和陀螺仪中的一者，或者是包括加速度计和陀螺仪两者的组合结构。
[0021]图1－19示出了在彼此正交的轴X、Y、Z的三轴参考系中的裸片的横向截面图。裸片1通常是直到切割或单切化步骤为止的未完整显示的晶片的一部分。
[0022]图1示出了裸片1，其具有沿着轴Z彼此相对的前侧1a和后侧1b，包括半导体材料(通常为硅)的衬底2。
[0023]参考图2，在前侧1a处，绝缘层3例如氧化硅(SiO2)被形成，其厚度在0.2和2μm之间，通常为0.5μm。绝缘层3例如通过热氧化被形成。
[0024]在图3中，导电材料例如N型掺杂多晶硅(例如，掺杂密度包括在1〃10
19
和2〃10
20
ions/cm3之间)的结构层4在绝缘层3上被形成。在一个实施例中，通过使用LPCVD技术沉积多晶硅来形成结构层4；结构层4具有例如在0.2和0.6μm之间的厚度。
[0025]参考电容压力传感器，结构层4形成压力传感器的底本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于制造微机电系统MEMS的方法，所述MEMS包括第一MEMS器件和第二MEMS器件，所述方法包括：在衬底上形成所述第一MEMS器件的第一电极；在所述第一电极上形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成对蚀刻化学溶液不可渗透的保护层；选择性地移除所述保护层的部分以暴露所述第一牺牲层的相应的牺牲部分；在所述牺牲部分上形成多孔材料的膜层，所述膜层对所述蚀刻化学溶液可渗透；凭借使用所述蚀刻化学溶液移除通过所述膜层的所述牺牲部分来形成腔；形成第一结构层，所述第一结构层密封所述膜层的孔并且与所述膜层一起形成所述第一MEMS器件的悬置结构，所述悬置结构是通过所述腔电容性耦合到所述第一电极的第二电极；在所述第一结构层上方形成能够通过所述蚀刻化学溶液被蚀刻的材料的第二牺牲层；形成第二结构层，所述第二结构层在所述第二牺牲层上方并且与所述第二牺牲层接触；图案化所述第二结构层以同时形成所述第二MEMS器件的可移动结构和所述第一MEMS器件的所述第一电极和所述第二电极的偏置结构；通过所述蚀刻化学溶液移除所述第二牺牲层的选择性部分，使得所述第二MEMS器件的所述可移动结构和所述第一MEMS器件的所述悬置结构根据相应的自由度自由移动。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻化学溶液包括氢氟酸、HF，并且所述保护层包括结晶氧化铝。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜层是多孔硅或具有多个通孔或气孔的硅。4.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一结构层是导电掺杂多晶硅；以及形成所述第二结构层包括：移除所述第二牺牲层的选择性部分，并且通过所述第二牺牲层的经移除的部分直到到达并且电接触所述第一结构层来形成所述第二结构层的部分。5.根据权利要求1的方法，其中形成所述第二结构层的步骤包括外延地生长多晶硅。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述衬底中形成掩埋腔的步骤，所述掩埋腔在所述腔下方并且至少部分地与所述腔对准。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：通过贯通口将所述腔与所述微机电系统的外部环境流体地连接；以及通过防粘附层内部地覆盖所述腔，使得包括氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、硅氧烷的化学物质通过所述贯通口。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二MEMS器件的所述可移动结构包括陀螺仪的可移动质量块和/或加速度计的可移动质量块。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一MEMS器件包...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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