[發(fā)明專利]微機電系統(tǒng)與集成電路的集成芯片及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310168305.9
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN104140072A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李剛;胡維;梅嘉欣;莊瑞芬
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 路陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機電系統(tǒng)與集成電路的集成芯片及其制造方法。

背景技術(shù)

微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical?Systems，簡寫MEMS）技術(shù)是近年來高速發(fā)展的一項高新技術(shù)。與由傳統(tǒng)技術(shù)制作的對應(yīng)器件相比，微機電系統(tǒng)技術(shù)制作的器件在體積、功耗、重量及價格方面都有十分明顯的優(yōu)勢，而且其采用先進半導(dǎo)體制造工藝，可以實現(xiàn)微機電系統(tǒng)器件的批量制造，目前在市場上，微機電系統(tǒng)器件的主要應(yīng)用實例包括壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、及硅麥克風(fēng)等。

微機電系統(tǒng)器件需要與驅(qū)動、檢測、信號處理等集成電路（CMOS/Bipolar）連接集成在一起以成為一個具有完整獨立功能的系統(tǒng)。目前已有的集成方案種類繁多，電路與微機電系統(tǒng)器件制作在同一芯片上稱為單片集成，單片集成按制作器件的先后順序可分為Pre－CMOS及POST－CMOS。Pre－CMOS指先制作微機電系統(tǒng)器件后制作集成電路，該種方案的缺點是微機電系統(tǒng)器件會對后續(xù)集成電路工藝有污染問題，且可能污染制造設(shè)備，導(dǎo)致后續(xù)加工的集成電路失效；POST-CMOS則是在制作完成集成電路后再加工微機電系統(tǒng)器件，但加工微機電系統(tǒng)器件一般需要高溫工藝，而高溫工藝又將導(dǎo)致已加工完畢的電路失效。上述各問題雖可采取一定方法解決，但一般又會導(dǎo)致工藝復(fù)雜化，成本增加，因此單片集成工藝的使用范圍受到限制，所以造成相當(dāng)部分的器件不能采用該種方法。

另一種集成化方案是將微機電系統(tǒng)器件與集成電路封裝在同一管殼內(nèi)的多芯片模塊集成化。該方案首先將微機電系統(tǒng)器件和集成電路分別單獨進行制造，然后將兩者相鄰地安裝在同一基板上，并通過引線鍵合將兩者進行電氣連接，再進行陶瓷或金屬封裝以完成集成，該種方案的缺點一是由于兩者之間的電連接由較長引線實現(xiàn)，會引入較多干擾信號，進而導(dǎo)致整體性能下降，二是由于微機電系統(tǒng)器件一般是大小在微米數(shù)量極的可動部件，而這些部件較為脆弱，因此封裝集成時不能采用塑料封裝，而需采用陶瓷或金屬封裝，這樣增加了成本，通常微機電系統(tǒng)器件的封裝成本是微機電系統(tǒng)器件本身成本的10~100倍。

因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點以實現(xiàn)低成本集成化方案已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種可提高靈敏度微機電系統(tǒng)與集成電路的集成芯片。

為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種微機電系統(tǒng)與集成電路的集成芯片，包括第一芯片，所述第一芯片包括襯底、設(shè)置在所述襯底上且具有可動敏感部的微機電系統(tǒng)器件層、設(shè)置在所述可動敏感部下方的第一引線層、以及設(shè)置在所述微機電系統(tǒng)器件層上的第一電氣鍵合點，所述微機電系統(tǒng)與集成電路的集成芯片還包括設(shè)置在第一芯片上且具有IC集成電路的第二芯片、以及設(shè)置在第一芯片上的電氣連接層，所述第二芯片包括第二引線層、以及與所述第一電氣鍵合點鍵合的第二電氣鍵合點，所述第二引線層和第一引線層對稱設(shè)置在所述可動敏感部的兩側(cè)，所述第一芯片還包括用以將第一電氣鍵合點與電氣連接層電氣連接的電氣連接部。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一芯片還包括設(shè)置于所述襯底內(nèi)且圍設(shè)在電氣連接部外圍的隔離部。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述隔離部包括貫通襯底的通孔、位于所述通孔內(nèi)的多晶硅層和圍設(shè)在所述多晶硅層外圍的氧化硅層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述隔離部包括貫通襯底的通孔和填充所述通孔的氧化硅。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述襯底包括朝向所述第二芯片的正面和相對所述正面設(shè)置的背面，所述電氣連接層設(shè)置在所述襯底的背面。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述隔離部自所述襯底的正面朝所述襯底的背面延伸貫通所述襯底。?

作為本發(fā)明的進一步改進，所述隔離部呈環(huán)形。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第二電氣鍵合點位于所述可動敏感部的外側(cè)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一芯片上還包括設(shè)置于所述微機電系統(tǒng)器件層上且位于所述第一電氣鍵合點外側(cè)的第一封裝環(huán)，所述第二芯片還包括與所述第一封裝環(huán)鍵合并位于所述第二電氣鍵合點外側(cè)的第二封裝環(huán)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一電氣鍵合點和第一封裝環(huán)由鍺材料所形成，與由鍺材料所形成的第一電氣鍵合點和第一封裝環(huán)分別鍵合的所述第二電氣鍵合點和第二封裝環(huán)由鋁材料所形成；或者，所述第一電氣鍵合點和第一封裝環(huán)由金材料所形成，與由金材料所形成的第一電氣鍵合點和第一封裝環(huán)分別鍵合的所述第二電氣鍵合點和第二封裝環(huán)由多晶硅材料所形成。