[發(fā)明專利]多模式薄膜傳感器的晶圓級集成方法及電子產(chǎn)品

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210474092.1
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114910101A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王琛;張思勉;武逸飛;鄧曉楠;王宇祺
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;B81C1/00;B81B7/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本申請?zhí)峁┝硕嗄Ｊ奖∧鞲衅鞯木A級集成方法及電子產(chǎn)品。該多模式薄膜傳感器的晶圓級集成方法包括：提供晶圓(1)，在所述晶圓(1)上制備介質(zhì)層(2)；在所述晶圓(1)上制備硅通孔(11)，在所述硅通孔(11)中填充導(dǎo)電介質(zhì)；在所述晶圓(1)的未設(shè)置所述介質(zhì)層(2)的一面設(shè)置背面絕緣層(3)；以及在所述晶圓(1)的設(shè)置有介質(zhì)層(2)的一面設(shè)置多個類型不同的敏感薄膜(7)和多個外接電極，多個所述外接電極通過所述硅通孔(11)在所述晶圓(1)的未設(shè)置所述介質(zhì)層(2)的一面互聯(lián)。該電子產(chǎn)品包括通過上述方法制造出的多模式薄膜傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及多模式薄膜傳感器的晶圓級集成方法及電子產(chǎn)品。

背景技術(shù)

近年來，傳感器作為機械設(shè)備感知外界環(huán)境的工具，已在鋼鐵、化工、智能設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。薄膜傳感器的制備工藝相對簡單，體積較小，成為了傳感器領(lǐng)域的重點研究方向。為了能進一步拓展薄膜傳感器的功能范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，則需要推動傳感器系統(tǒng)走向更高集成密度、更小封裝尺寸、更低功耗、更低成本的結(jié)構(gòu)。

但是目前薄膜傳感器往往局限于單一模式的環(huán)境探測，在環(huán)境中功能性較低且可靠性不強。并且現(xiàn)有的傳感器基于單個微機電傳感器在信號采集與信號處理晶圓上的集成，要實現(xiàn)傳感器的多模式(多功能)，需要逐個進行加工處理，無法實現(xiàn)晶圓級的批量制備與封裝，增加了工藝步驟與生產(chǎn)成本。另外，現(xiàn)有的多模式薄膜傳感器中，導(dǎo)電線路占據(jù)空間較大，不同傳感器之間需要絕緣材料實現(xiàn)電隔離，這進一步增大了器件的尺寸和制造難度。

現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)薄膜傳感器功能較少，而多模式薄膜傳感器的尺寸較大且多個傳感器加工集成工藝繁瑣的問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善或解決背景技術(shù)提到的至少一個問題，本申請?zhí)峁┝硕嗄Ｊ奖∧鞲衅鞯木A級集成方法及電子產(chǎn)品。

該多模式薄膜傳感器的晶圓級集成方法包括：

提供晶圓，在所述晶圓上制備介質(zhì)層；

在所述晶圓上制備硅通孔，在所述硅通孔中填充導(dǎo)電介質(zhì)；

在所述晶圓的未設(shè)置所述介質(zhì)層的一面設(shè)置背面絕緣層；以及

在所述晶圓的設(shè)置有介質(zhì)層的一面設(shè)置多個類型不同的敏感薄膜和多個外接電極，多個所述外接電極通過所述硅通孔在所述晶圓的未設(shè)置所述介質(zhì)層的一面互聯(lián)。

在至少一個實施方式中，所述集成方法包括：通過電鍍工藝在所述硅通孔中設(shè)置導(dǎo)電介質(zhì)，所述外接電極連接于所述硅通孔。

在至少一個實施方式中，所述集成方法包括：在所述晶圓的未設(shè)置所述介質(zhì)層的一面設(shè)置引腳。

在至少一個實施方式中，所述外接電極通過所述硅通孔連接于所述引腳。

在至少一個實施方式中，所述外接電極包括傳感電極，所述敏感薄膜連接于所述傳感電極以實現(xiàn)傳感功能。

在至少一個實施方式中，所述晶圓的未設(shè)置所述介質(zhì)層的一面設(shè)置有驅(qū)動電路、控制電路、信號傳輸電路，多個所述外接電極共同連接于所述驅(qū)動電路、所述控制電路和所述信號傳輸電路中的至少一者。

在至少一個實施方式中，所述介質(zhì)層包括氧化硅與氮化硅中的至少一者。

在至少一個實施方式中，所述硅通孔的直徑D滿足1μm≤D≤50μm，所述硅通孔的深寬比為5：1至10：1。

在至少一個實施方式中，通過光刻及刻蝕工藝圖案化所述外接電極，或通過光刻、金屬沉積及剝離工藝圖案化所述外接電極。

本申請?zhí)峁┑碾娮赢a(chǎn)品包括通過前述的多模式薄膜傳感器的晶圓級集成方法制造出的多模式薄膜傳感器。