一种MEMS传感芯片、电路板和电子装置的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及到一种基于soi技术的mems传感芯片、电路板和电子装置。

背景技术：

随着科技进步和社会发展，各类半导体技术快速发展，mems传感芯片及其器件、装置或设备等已经获得了广泛应用，例如需要利用它们来测量诸如压力、温度、速度等参数。然而，现有技术在此方面仍然存在着一些缺陷和不足之处。

举例来讲，mems压力传感芯片在市场中得到广泛应用，但由于芯片层面的电荷泄漏的存在，影响产品稳定性并不得不放大允许误差范围，导致最终产品性能等级受到极大限制，难以应用于高端市场，甚至在某些情况下直接导致产品失效。虽然后期有新的设计技术进行弥补，可改善电荷泄漏程度，但需提高成本并对芯片的应用提出限制性要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于soi技术的mems传感芯片、电路板和电子装置。本发明采用ic芯片领域的soi技术应用于mems传感芯片：在芯片衬底表面增加绝缘层，并在其上布置顶硅层及器件，从而有效解决或缓解了现有技术中存在的以上这些问题和其他方面问题中的一个或多个。

首先，根据本发明的第一方面，它提供了基于soi技术的mems传感芯片，其具有从下至上依次布置和彼此连接的背衬、衬底、绝缘层和顶硅层，该绝缘层位于顶硅与衬底之间，电路器件制作于顶硅层上。在此，所谓soi技术(silicon-on-insulator)，即绝缘衬底上的硅，就是在顶层硅和衬底之间引入了一层预埋氧化层。

在本发明中，衬底一侧与顶硅层通过绝缘层连接，从而实现顶硅层上的电路器件与衬底的介质隔离。可选地，背衬用作为对外连接的机械接口，与衬底的另一侧通过si-si或si-glass键合连接。

在根据本发明的mems传感芯片中，可选地，所述传感芯片采用平膜片结构。

在根据本发明的mems传感芯片中，可选地，所述传感芯片的衬底与背衬之间构成一个空腔，该空腔为方形或圆形结构，该空腔优选充满气体或保持真空。

在根据本发明的mems传感芯片中，可选地，所述传感芯片在所述背衬上的布置区域内设置有至少一个贯穿所述背衬的通孔，所述通孔被设置在所述布置区域的中心位置。

在根据本发明的mems传感芯片中，可选地，所述传感芯片在所述背衬上的布置区域内无通孔。

在根据本发明的mems传感芯片中，可选地，所述传感芯片在所述顶硅层上的电路器件包括采用惠斯顿电桥的电路。电路器件例如可以是差压芯片模块、绝压芯片模块、温度芯片模块等等。

其次，根据本发明的第二方面，它提供了电路板，所述电路板上设置有一个或多个如以上任一项所述的感芯片。

另外，根据本发明的第三方面，它还提供了电子装置，所述电子装置包括一个或多个如以上任一项所述的传感芯片、或者一个或多个如以上所述的电路板。

从与附图相结合的以下详细描述中，将会清楚地理解根据本发明的各技术方案的原理、特点、特征以及优点等。例如，将会明白的是，与现有技术相比较，采用根据本发明提供的传感芯片可以有效实现器件与衬底的介质隔离，从而解决体硅器件的电荷泄漏问题，使得传感芯片性能产生实质性的提升。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图只是出于解释目的而设计的，仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1所示为芯片实施例的纵剖结构示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的传感芯片、电路板和电子装置的结构、组成、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本发明形成任何的限制。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而也应当认为这些根据本发明的更多实施例是在本文的记载范围之内。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。

请结合参考图1，通过附图示意性地显示出了一个根据本发明的基于soi技术的mems传感芯片实施例的基本组成结构情况，下面就对此进行详细说明。

在这个给出的实施例中，基于soi技术的mems传感芯片的衬底5与顶硅层3之间设有一绝缘层4，衬底5一侧与背衬6通过si-si或si-glass键合连接，并构成空腔1，空腔1为加工平膜片而产生。传感芯片的电路器件制作于顶硅层3上。电路器件例如可以是差压芯片模块、绝压芯片模块、温度芯片模块等等。通过引入绝缘层4，使得顶硅层3上的电路器件与衬底5介质隔离，从而解决体硅器件的电荷泄漏问题，使得传感芯片性能产生实质性的提升。

具体来讲，请参阅图1，可以将电路器件布置于顶硅层的任何适宜区域内，用于实现传感测量。作为示例说明，传感芯片可以包括采用惠斯顿电桥的电路。但是本发明允许在传感芯片中增加或者替换性地设置任何适宜的其他元件、部件或单元等。

在所给出的这个实施例中，背衬6设置有通孔，并且使得腔体1与通孔2保持连通，并与外界保持流体连通。在可选情形下，可将上述通孔2设置在传感芯片的背衬的布置区域的中心位置处。当然，本发明允许灵活地选择设定通孔12的布置位置、数量、形状、尺寸等，以便更好地满足一些实际测量需求。在另一实施例中，背衬也可以不设置通孔。当背衬6无通孔时，空腔1为密闭腔体。

此外，在可选情形下，传感芯片可以采用平膜片结构，其具体尺寸可以随着测量量程的不同而不同。

通过参阅图1中示出的以上实施例，已经详细说明了根据本发明的基于soi技术的mems传感芯片的大致结构组成、工作原理和技术优势等内容，但是必须说明在不脱离本发明主旨的情况下，本发明允许根据实际应用情况来进行各种可能的灵活设计、改变和调整。

作为明显优于现有技术的一个方面，本发明还提供了一种电路板，可在该电路板上设置一个或多个如以上讨论的根据本发明设计提供的传感芯片，由此可以提供应用本发明方案所带来的如前所述的这些明显技术优势。

鉴于根据本发明的传感芯片和电路板具有如上所述的显著优于现有技术的技术优势，因此非常适合在电子装置上配置一个或多个这样的传感芯片或者电路板，这样的电子装置包括但不限于用于测量例如压力、温度等参数的电子测量设备。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本发明的传感芯片、电路板和电子装置，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于SOI技术的MEMS传感芯片、电路板和电子装置。所述基于SOI技术的MEMS传感芯片具有从下至上依次布置和彼此连接的背衬(6)、衬底(5)、绝缘层(4)和顶硅层(3)，其中，电路器件制作于顶硅层(3)上。本发明中通过绝缘层(4)可实现顶硅层(3)上的电路器件与衬底的介质隔离，从而从根本上解决MEMS传感芯片内部的电荷泄漏问题。

技术研发人员：李卫民;王徐坚;姚康;李俊毅
受保护的技术使用者：上海洛丁森工业自动化设备有限公司;浙江洛丁森智能科技有限公司
技术研发日：2018.07.05
技术公布日：2018.11.13