CN117246972B - 微机电压力传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种微机电压力传感器及其制备方法。微机电压力传感器，包括：第一衬底；压敏感应组件，压敏感应组件位于第一衬底的一侧；压敏感应组件包括压敏电阻；第一介质层，第一介质层位于压敏感应组件远离第一衬底的一侧；第一介质层内设有空腔，空腔贯穿第一介质层；空腔在第一衬底上的正投影覆盖压敏电阻在第一衬底上的正投影；第二衬底，第一介质层与第二衬底朝向第一衬底的一侧键合。本申请通过在第一衬底上形成第一介质层，并通过在第一介质层内形成空腔，空腔的高度一致性好，限位一致性好，并利用第一介质层与第二衬底键合连接，具有封装尺寸小、制作工序简单等优点。

Description

微机电压力传感器及其制备方法
技术领域
本申请涉及传感器领域，尤其涉及一种微机电压力传感器及其制备方法。
背景技术
目前玩具、手机、平板、耳机等消费类电子产品越来越朝着智能方向发展，在其中增加了越来越多传感器以能够感知更多的物理量。其中，对于人体尤其手指等接触产生的应力或者压力的测量需求也逐渐增多。
现有基于微机电***（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）技术的力传感器原理有压阻式和电容式，其中压阻式通常有三种方式实现：1）金属共晶键合。例如，将带有MEMS图形的硅晶圆和充当硅帽的晶圆进行金属共晶键合，然后进行引线键合和包封。但是此共晶键合需要昂贵的设备，成本高。2）硅-硅键合，并进行CSP（Chip Size Package）封装并形成焊球。例如，带有MEMS图形的硅晶圆和用于按压的硅晶圆进行硅-硅键合，并进行减薄和做CSP封装。尽管芯片尺寸可以很小，但是制造工序复杂且成本高。3）压阻芯片在封装过程中形成一个带有滚动的不锈钢钢球作为受压部件，此工艺芯片虽然制作工艺比较常规，但是封装比较复杂，而且工序较多。
有鉴于此，亟需提供一种微机电压力传感器及其制备方法，以解决现有的微机电压力传感器的封装尺寸过大以及制造工序复杂的问题。
发明内容
发明目的：本申请的目的在于提供一种微机电压力传感器，具有封装尺寸小且制作工序简单等优点。本申请的另一目的在于提供一种微机电压力传感器的制备方法，具有封装尺寸小且制作工序简单等优点。
技术方案：为实现上述发明目的，本申请提供一种微机电压力传感器，包括：
第一衬底；
压敏感应组件，所述压敏感应组件位于所述第一衬底的一侧；所述压敏感应组件包括压敏电阻；
第一介质层，所述第一介质层位于所述压敏感应组件远离所述第一衬底的一侧；所述第一介质层内设有空腔，所述空腔贯穿所述第一介质层；所述空腔在所述第一衬底上的正投影覆盖所述压敏电阻在所述第一衬底上的正投影；
第二衬底，所述第一介质层与所述第二衬底朝向所述第一衬底的一侧键合。
在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：
第二介质层，所述第二介质层位于所述第一衬底和所述第一介质层之间；
第一过孔，所述第一过孔贯穿所述第二介质层。
在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：
走线，所述走线位于至少部分所述第二介质层远离所述第一衬底的一侧面，以及第一过孔内；
所述压敏感应组件还包括引线：所述引线与压敏电阻电连接；所述走线通过所述第一过孔与所述引线电连接。
在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：
第二过孔，所述第二过孔贯穿所述第二衬底和所述第一介质层；
金属层，所述金属层位于至少部分所述第二衬底远离所述第一介质层的一侧面和所述第二过孔内，所述金属层通过所述第二过孔与所述走线电连接。
在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：
氧化层，所述氧化层位于所述第二衬底和所述金属层之间，以及所述第二过孔的侧壁和所述金属层之间；
钝化层，所述钝化层位于所述金属层远离所述第二衬底的一侧面。
在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：
第三过孔，所述第三过孔贯穿所述钝化层；
键合层，键合层位于所述第三过孔内，所述键合层与所述金属层通过所述第三过孔电连接；
焊球，所述焊球位于所述键合层远离所述金属层的一侧，所述焊球与所述键合层电连接。
在一些实施方式中，所述微机电压力传感器，还包括：
力承载部，所述力承载部设置在所述第一衬底远离所述第一介质层的一侧；
线路板，所述线路板与所述焊球电连接；
塑封部，所述塑封部位于所述线路板朝向所述力承载部的一侧。
在一些实施方式中，所述力承载部在所述第一衬底上的正投影与所述空腔在所述第一衬底上的正投影至少部分重叠。
在一些实施方式中，所述第二介质层包括层叠设置的第一子介质层和第二子介质层，所述第一子介质层位于靠近所述第一衬底的一侧。
在一些实施方式中，沿所述第一衬底的厚度方向，所述空腔具有高度H，所述第一介质层具有第一厚度M，满足：H≤M。
相应的，本申请还提供一种微机电压力传感器的制备方法，包括：
提供第一衬底；
提供压敏感应组件，所述压敏感应组件位于所述第一衬底的一侧，所述压敏感应组件包括压敏电阻；
形成第一介质层，所述第一介质层位于所述压敏感应组件远离所述第一衬底的一侧；
形成空腔，所述空腔贯穿所述第一介质层，所述空腔在所述第一衬底上的正投影覆盖所述压敏电阻在所述第一衬底上的正投影；
提供第二衬底；
将所述第二衬底与所述第一衬底键合，使所述第一介质层与所述第二衬底朝向所述第一衬底的一侧贴合。
在一些实施方式中，在提供压敏感应组件的步骤之后，还包括：
形成第二介质层，所述第二介质层位于所述第一衬底和所述第一介质层之间；
形成第一过孔，所述第一过孔贯穿所述第二介质层。
在一些实施方式中，在形成第一过孔步骤之后，还包括：
形成走线，所述走线位于至少部分所述第二介质层远离所述第一衬底的一侧面，以及第一过孔内；
所述压敏感应组件还包括引线：所述引线与压敏电阻电连接；所述走线通过所述第一过孔与所述引线电连接。
在一些实施方式中，在将所述第二衬底与所述第一衬底键合之后，还包括：
形成第二过孔，所述第二过孔贯穿所述第二衬底和所述第一介质层；
形成金属层，所述金属层位于至少部分所述第二衬底远离所述第一介质层的一侧面，以及所述第二过孔内，所述金属层通过所述第二过孔与所述走线电连接。
在一些实施方式中，在形成第二过孔之后，还包括：
形成氧化层，所述氧化层位于所述第二衬底和所述金属层之间，以及所述第二过孔的侧壁和所述金属层之间；
形成钝化层，所述钝化层位于所述金属层远离所述第二衬底的一侧面。
在一些实施方式中，在形成钝化层之后，还包括：
形成第三过孔，所述第三过孔贯穿所述钝化层；
形成键合层，所述键合层位于所述第三过孔内，所述键合层与所述金属层通过所述第三过孔电连接；
形成焊球，所述焊球位于所述键合层远离所述金属层的一侧，所述焊球与所述键合层电连接。
在一些实施方式中，在形成焊球之后，还包括：
形成力承载部，所述力承载部位于所述第一衬底远离所述第一介质层的一侧。
在一些实施方式中，在形成力承载部之前，还包括：
对第一衬底进行减薄。
在一些实施方式中，在形成焊球之后，还包括：
提供线路板；
将所述焊球与所述线路板电连接。
在一些实施方式中，在将所述焊球与所述线路板电连接之后，还包括：
形成塑封部，所述塑封部位于所述线路板朝向所述力承载部的一侧。
在一些实施方式中，在将所述第二衬底与所述第一衬底键合之后，还包括：
对所述第二衬底进行减薄。
本申请通过在第一介质层内形成空腔，空腔的高度一致性好，限位一致性好，并利用第一介质层与第二衬底键合连接，具有键合成本低、制作工序简单等优点。进一步地，通过在第一介质层内形成空腔，器件在微小的应力的作用下，空腔提供了压力敏感膜变形的空间，通过控制空腔的高度H小于或等于第一介质层的第一厚度M，空腔浅对压力敏感膜的限位作用好，提高了器件的可靠性。进一步地，通过在第二介质层中进行开孔，在第二衬底和第一介质层内开孔，以及在钝化层内开孔，实现压敏感应组件电信号的传输和检测，实现了器件晶圆级的封装，封装工艺简单。进一步地，通过在形成力承载部之前对第一衬底进行减薄，减小了器件的厚度，从而减小了器件封装的厚度。此外，通过对第一衬底和第二衬底进行减薄，减小了器件厚度，进而降低了器件的封装厚度。进一步地，本申请通过将焊球作为压敏感应组件的引出端，可以减小器件尺寸。本申请通过设置塑封部，可以阻挡外界水汽进入器件内部，从而提高器件的可靠性和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的微机电压力传感器的第一种结构示意图；
图2为本申请提供的微机电压力传感器的第二种结构示意图；
图3为本申请提供的微机电压力传感器中焊球的第一种排布示意图；
图4为本申请提供的微机电压力传感器中焊球的第二种排布示意图；
图5为本申请提供的微机电压力传感器的制备方法的流程图；
图6为本申请提供的微机电压力传感器的制备方法中第一步的结构示意图；
图7为本申请提供的微机电压力传感器的制备方法中第二步的结构示意图；
图8为本申请提供的微机电压力传感器的制备方法中第三步的结构示意图；
图9为本申请提供的微机电压力传感器的制备方法中第四步的结构示意图；
图10为本申请提供的微机电压力传感器的制备方法中第五步的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
10、第一衬底；11、压敏感应组件；111、压敏电阻；112、引线；12、第一介质层；121、空腔；131、第一子介质层；132、第二子介质层；14、第一过孔；15、走线；20、第二衬底；21、第二过孔；22、金属层；23、氧化层；24、钝化层；241、第三过孔；25、键合层；26、焊球；30、力承载部；40、线路板；50、塑封部。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请所提到的[第一]、[第二]、[第三]、[第四]等序号用语并不代表任何顺序、数量或者重要性，只是用于区分不同的部分。本申请所提到的[上]、[下]、[左]、[右]等方向用语仅是参考附加图式的方向。因此，使用的序号用语、方向用语和位置关系用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
本申请实施例提供一种微机电压力传感器及其制备方法，下面将结合具体实施例对本申请进行详细说明。
请参见图1-图4以及图6-图10，一种微机电压力传感器包括第一衬底10、压敏感应组件11、第一介质层12、空腔121以及第二衬底20；压敏感应组件11位于第一衬底10的一侧；压敏感应组件11包括压敏电阻111；第一介质层12位于压敏感应组件11远离第一衬底10的一侧，第一介质层12内设有空腔121，空腔121贯穿第一介质层12；空腔121在第一衬底10上的正投影覆盖压敏电阻111在第一衬底10上的正投影；第一介质层12与第二衬底20朝向第一衬底10的一侧键合。
其中，第一衬底10可以为n型硅。第一介质层12的材质可以为氧化硅。第一介质层12的材质可以为硅酸乙酯（Tetraethyl Orthosilicate，TEOS），空腔121贯穿第一介质层12，因此，空腔121的高度由第一介质层12的厚度决定，空腔121可以提供形变的空间，同时还可以对形变区域进行限位。因此，形成的空腔121的高度一致性高、限位一致性好。空腔121正对第一衬底10的膜层为压力敏感膜。因此空腔121的长度和宽度决定了压力敏感膜的长度与宽度。第二衬底20可以为硅衬底，第二衬底20与第一衬底10键合的方式可以为熔融键合。由于衬底材料的热膨胀系数接近，采用熔融键合的方式，可以减少热应力失配；更兼容IC工艺，还可以采用基于半导体工艺进行刻蚀、淀积薄膜等，且关键尺寸很小。
在一些实施方式中，微机电压力传感器还包括第二介质层13和第一过孔14，第二介质层13位于第一衬底10和第一介质层12之间；第一过孔14贯穿第二介质层13。可以理解的是，通过形成贯穿第二介质层13的第一过孔14，以便将压敏感应组件11的电信号通过第一过孔14进行传输。
在一些实施方式中，第二介质层13包括层叠设置的第一子介质层131和第二子介质层132，第一子介质层131位于靠近第一衬底10的一侧。具体地，第一子介质层131的材质可以为氧化硅，第一子介质层131覆盖压敏感应组件11，可以保护压敏感应组件11，提高第一衬底10的耐刮擦性。第二子介质层132可以为单层介质层，如氧化硅层或氮化硅层，也可以是复合层介质层，如氧化硅-氮化硅复合层，或者氧化硅-氮化硅-氧化硅复合层。
在一些实施方式中，沿厚度方向X，第一子介质层131具有第二厚度L，满足：30nm≤L≤500nm。具体地，第二厚度L可以为30nm、50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm中的一者或两者组成的范围，该第二厚度L的上述数值仅是示例性地给出，只要在30nm≤L≤500nm范围内，均在本申请的保护范围内。本申请通过控制第二厚度L在该范围内，可以提高第一衬底10的耐刮擦性，且不会增加微机电压力传感器的厚度。
在一些实施方式中，沿厚度方向X，第二子介质层132具有第三厚度N，满足：400nm≤N≤1000nm。具体地，第三厚度N可以为400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm中的一者或两者组成的范围，该第三厚度N的上述数值仅是示例性地给出，只要在400nm≤N≤1000nm范围内，均在本申请的保护范围内。本申请通过控制第三厚度N在该范围内，可以进一步提高第一衬底10的耐刮擦性，且不会增加微机电压力传感器的厚度。
在一些实施方式中，微机电压力传感器还包括走线15，走线15位于至少部分第二介质层13远离第一衬底10的一侧面，以及第一过孔14内；压敏感应组件11还包括引线112：引线112与压敏电阻111电连接；走线15通过第一过孔14与引线112电连接。具体地，走线15的材质包括铝、铝铜、铝硅铜、金、铂中的一种或者多种。具体地，通过对第一衬底10的至少部分区域进行轻掺杂硼形成压敏电阻111；通过对第一衬底10的至少部分区域进行重掺杂硼形成第一引线112。
可以理解的是，通过在第二介质层13远离第一衬底10的一侧面，以及第一过孔14内形成走线15，以便由走线15将压敏感应组件11的电信号通过走线15进行传输。
在一些实施方式中，微机电压力传感器还包括第二过孔21和金属层22，第二过孔21贯穿第二衬底20和第一介质层12；金属层22位于至少部分第二衬底20远离第一介质层12的一侧面和第二过孔21内，金属层22通过第二过孔21与走线15电连接。金属层22为重布线层（Re-Distribution Layer，RDL）铜。
可以理解的是，通过在至少部分第二衬底20远离第一介质层12的一侧面和第二过孔21内形成金属层22，且金属层22通过第二过孔21与走线15电连接，以便由走线15和金属层22将压敏感应组件11的电信号进行传输。
在一些实施方式中，微机电压力传感器还包括氧化层23和钝化层24，氧化层23位于第二衬底20和金属层22之间，以及第二过孔21的侧壁和金属层22之间；钝化层24位于金属层22远离第二衬底20的一侧面。具体地，氧化层23的材质可以为氮化硅或氧化硅。钝化层24的材质为聚酰亚胺（Polyimide，PI）。
可以理解的是，通过在第二衬底20和金属层22之间形成氧化层23，可以提高金属层22的附着力，从而提高金属层22与走线15电连接的稳定性，最终提高微机电压力传感器的稳定性。通过在金属层22远离第二衬底20的一侧面形成钝化层24，可以对金属层22和氧化层23起保护作用，提高其耐刮擦性。
在一些实施方式中，微机电压力传感器还包括第三过孔241、键合层25以及焊球26，第三过孔241贯穿钝化层24；键合层25位于第三过孔241内，键合层25与金属层22通过第三过孔241电连接；焊球26位于键合层25远离金属层22的一侧。具体地，键合层25为凸块下金属化层（Under Ball Metal，UBM）；其中，键合层25可以使焊球26与金属层22实现电连接；键合层25还可以阻挡焊球26的材料原子扩散至金属层22中；键合层25还可以粘接介质层和走线15,并阻挡污染物沿介质层的水平方向迁移至走线15。
在一些实施方式中，沿第一衬底10的厚度方向X，空腔121的正投影与焊球26的正投影至少部分重叠；或者，空腔121的正投影与焊球26的正投影相离。
其中，焊球26的材质包括AuSn、Ni、Sn、Ag中的一种或者多种。焊球26的位置，可以根据需求和芯片大小而定。通常微机电压力传感器包括四个压阻构成的惠斯通电桥，也即包括4个信号输出结构，因此焊球26的数量通常为4个，呈对称放置，如图3所示，此时空腔121的正投影与焊球26的正投影至少部分重叠或相离。焊球26的数量也可以为5个，其中一个放在中心位置，且位于中心位置的焊球26是无信号的焊球26，如图4所示，此时空腔121的正投影与焊球26的正投影至少部分重叠，且处于中心位置的焊球26对器件具有支撑作用，使器件受力更加均匀，进而提高了器件的稳定性。
在一些实施方式中，微机电压力传感器还包括力承载部30、线路板40以及塑封部50，力承载部30设置在第一衬底10远离第一介质层12的一侧；线路板40与焊球26电连接；塑封部50位于线路板40朝向力承载部30的一侧。具体地，可以通过对第一衬底10进行刻蚀形成力承载部30，力承载部30也可以是位于第一衬底10背离第二衬底20一侧的凸部；具体地，力承载部30可以为粘贴在第一衬底10上的垫片。例如，硅垫片或者金属垫片，金属垫片的材质可以为不锈钢、Ni合金。力承载部30呈半球形或帽形，一方面可以便于触碰及按压，另一方面可以将外界的压力或者压强均匀分散作用在压敏感应组件11的受力敏感区上，使受力均匀。当力作用于力承载部30上时，多个压敏电阻111位于空腔121正上方的区域将产生形变，最终会有灵敏度输出，经由引线112、走线15、金属层22，最终通过焊球26输出至线路板40上的信号处理电路进行信号处理。因此，可以通过监测信号的输出，来获知外界力的大小。具体地，线路板40可以为印刷电路板、柔性印刷电路板或者陶瓷基板；焊球26与线路板40上的焊盘电连接。具体地，可以通过注塑工艺形成塑封部50，塑封部50为微机电压力传感器的封装结构。塑封部50由绝缘材料制成，包括但不限于有机物或无机物，例如，硅、玻璃、环氧树脂、硅胶树脂、环氧树脂玻璃纤维布等。塑封部50用于保护微机电压力传感器，可以阻挡外界水汽进入器件内部，从而提高器件的可靠性和使用寿命。
在一些实施方式中，力承载部30在第一衬底10上的正投影与空腔121在第一衬底10上的正投影至少部分重叠。
可以理解的是，力承载部30可以位于空腔121的正上方，或者力承载部30与空腔121的部分区域重叠设置。本申请通过控制力承载部30的正投影与空腔121的正投影至少部分重叠，当力作用于力承载部30上时，多个压敏电阻111位于空腔121正上方的区域将产生形变，最终会有灵敏度输出。
在一些实施方式中，沿第一衬底10的厚度方向X，空腔121具有高度H，第一介质层12具有第一厚度M，满足：H≤M。
可以理解的是，空腔121可以提供形变的空间，空腔121的高度H由第一介质层12的第一厚度M决定，同时第一介质层12还可以对形变区域进行限位。因此，形成的空腔121的高度一致性高、限位一致性好。
在一些实施方式中，第一介质层12具有第一厚度M，满足：1000nm≤M≤3000nm。具体地，第一厚度M可以为1000nm、1500nm、2000nm、2500nm、3000nm中的一者或两者组成的范围，该第一厚度M的上述数值仅是示例性地给出，只要在1000nm≤M≤3000nm范围内，均在本申请的保护范围内。本申请通过控制第一厚度M在该范围内，可以对空腔121的高度进行限定，实现空腔121的高度一致性高、限位一致性好。
如图1-图10所示，相应的，本申请还提供一种微机电压力传感器的制备方法，包括：
步骤S1：提供第一衬底10；
步骤S2：提供压敏感应组件11，压敏感应组件11位于第一衬底10的一侧，压敏感应组件11包括压敏电阻111；
步骤S3：形成第一介质层12，第一介质层12位于压敏感应组件11远离第一衬底10的一侧；
步骤S4：形成空腔121，空腔121贯穿第一介质层12，空腔121在第一衬底10上的正投影覆盖压敏电阻111在第一衬底10上的正投影；
步骤S5：提供第二衬底20；
步骤S6：将第二衬底20与第一衬底10键合，使第一介质层12与第二衬底20朝向第一衬底10的一侧贴合。
其中，第一衬底10可以为n型硅。第一介质层12的材质可以为氧化硅。第一介质层12的材质可以为硅酸乙酯（Tetraethyl Orthosilicate，TEOS），空腔121贯穿第一介质层12，因此，空腔121的高度由第一介质层12的厚度决定，空腔121可以提供形变的空间，同时还可以对形变区域进行限位。因此，形成的空腔121的高度一致性高、限位一致性好。空腔121正对第一衬底10的膜层为压力敏感膜。因此空腔121的长度和宽度决定了压力敏感膜的长度与宽度。第二衬底20可以为硅衬底，第二衬底20与第一衬底10键合的方式可以为熔融键合。由于衬底材料的热膨胀系数接近，采用熔融键合的方式，可以减少热应力失配；更兼容IC工艺，还可以采用基于半导体工艺进行刻蚀、淀积薄膜等，且关键尺寸很小。
如图6所示，在一些实施方式中，在提供压敏感应组件11的步骤之后，还包括：
形成第二介质层13，第二介质层13位于第一衬底10和第一介质层12之间；
形成第一过孔14，第一过孔14贯穿第二介质层13。
如图6所示，在一些实施方式中，在形成第一过孔14步骤之后，还包括：
形成走线15，走线15位于至少部分第二介质层13远离第一衬底10的一侧面，以及第一过孔14内；压敏感应组件11还包括引线112：引线112与压敏电阻111电连接；走线15通过第一过孔14与引线112电连接。
如图8-图9所示，在一些实施方式中，在将第二衬底20与第一衬底10键合之后，还包括：
形成第二过孔21，第二过孔21贯穿第二衬底20和第一介质层12；
形成金属层22，金属层22位于至少部分第二衬底20远离第一介质层12的一侧面，以及第二过孔21内，金属层22通过第二过孔21与走线15电连接。
如图9所示，在一些实施方式中，在形成第二过孔21之后，还包括：
形成氧化层23，氧化层23位于第二衬底20和金属层22之间，以及第二过孔21的侧壁和金属层22之间；
形成钝化层24，钝化层24位于金属层22远离第二衬底20的一侧面。
如图9所示，在一些实施方式中，在形成钝化层24之后，还包括：
形成第三过孔241，第三过孔241贯穿钝化层24；
形成键合层25，键合层25位于第三过孔241内，键合层25与金属层22通过第三过孔241电连接；
形成焊球26，焊球26位于键合层25远离金属层22的一侧。
如图10所示，在一些实施方式中，在形成焊球26之后，还包括：
形成力承载部30，力承载部30位于第一衬底10远离第一介质层12的一侧。
在一些实施方式中，在形成力承载部30之前，还包括：
对第一衬底10进行减薄。
在一些实施方式中，第一衬底10减薄前具有第四厚度S，满足：400μm≤S≤700μm；第一衬底10减薄后具有第五厚度T，满足：100μm≤T≤250μm。
具体地，第四厚度S为400μm、500μm、600μm、700μm中的任意一值或者两值组成的范围。第五厚度T为100μm、150μm、200μm、250μm中的任意一值或者两值组成的范围。
通过先对第一衬底10进行减薄，再形成力承载部30，可以提高微机电压力传感器的灵敏度，同时还减小了器件的厚度，从而减小了器件封装的厚度。
如图1-图2所示，在一些实施方式中，在形成焊球26之后，还包括：
提供线路板40；
将焊球26与线路板40电连接。
在一些实施方式中，在将焊球26与线路板40电连接之后，还包括：
形成塑封部50，塑封部50位于线路板40朝向力承载部30的一侧。
在一些实施方式中，在将第二衬底20与第一衬底10键合之后，还包括：
对第二衬底20进行减薄。
在一些实施方式中，第二衬底20减薄前具有第六厚度E，满足：400μm≤E≤700μm；第二衬底20减薄后具有第七厚度F，满足：100μm≤F≤250μm。
具体地，第六厚度E为400μm、500μm、600μm、700μm中的任意一值或者两值组成的范围。第七厚度T为100μm、150μm、200μm、250μm中的任意一值或者两值组成的范围。
通过对第二衬底20进行减薄，减小了器件的厚度，从而减小了器件封装的厚度，可以进一步提高微机电压力传感器的灵敏度。
本申请提供的压阻式压力传感器的制备方法，通过在第一衬底10上形成第一介质层12，并通过在第一介质层12内形成空腔121，空腔121的高度一致性好，限位一致性好，并利用第一介质层12与第二衬底20键合连接，具有封装尺寸小、制作工序简单等优点。进一步地，通过在第一介质层12内形成空腔121，器件在微小的应力的作用下，空腔121提供了压力敏感膜变形的空间，通过控制空腔121的高度H小于或等于第一介质层12的第一厚度M，空腔浅对压力敏感膜的限位作用好，提高了器件的可靠性。进一步地，通过在第二介质层13中进行开孔，在第二衬底20和第一介质层12内开孔，以及在钝化层24内开孔，实现压敏感应组件11的电信号的传输和检测，实现了器件晶圆级的封装，封装工艺简单。进一步地，通过在形成力承载部30之前对第一衬底10进行减薄，减小了器件的厚度，从而减小了器件封装的厚度。此外，通过对第一衬底10和第二衬底20进行减薄，减小了器件厚度，进而降低了器件的封装厚度。进一步地，本申请通过将焊球26作为压敏感应组件11的引出端，可以减小器件尺寸。本申请通过设置塑封部50，可以阻挡外界水汽进入器件内部，从而提高器件的可靠性和使用寿命。
综上所述，虽然本申请实施例的详细介绍如上，但上述实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例的技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底（10）；
提供压敏感应组件（11），所述压敏感应组件（11）位于所述第一衬底（10）的一侧，所述压敏感应组件（11）包括压敏电阻（111）；
形成第一介质层（12），所述第一介质层（12）位于所述压敏感应组件（11）远离所述第一衬底（10）的一侧；
形成空腔（121），所述空腔（121）贯穿所述第一介质层（12），所述空腔（121）在所述第一衬底（10）上的正投影覆盖所述压敏电阻（111）在所述第一衬底（10）上的正投影；
提供第二衬底（20）；
将所述第二衬底（20）与所述第一衬底（10）熔融键合，使所述第一介质层（12）与所述第二衬底（20）朝向所述第一衬底（10）的一侧贴合；
形成第二介质层（13），所述第二介质层（13）位于所述第一衬底（10）和所述第一介质层（12）之间；
形成第一过孔（14），所述第一过孔（14）贯穿所述第二介质层（13）；
形成走线（15），所述走线（15）位于至少部分所述第二介质层（13）远离所述第一衬底（10）的一侧面，以及第一过孔（14）内；
所述压敏感应组件（11）还包括引线（112）：所述引线（112）与压敏电阻（111）电连接；所述走线（15）通过所述第一过孔（14）与所述引线（112）电连接；
对所述第二衬底（20）进行减薄；
采用硅通孔工艺形成第二过孔（21），所述第二过孔（21）贯穿所述第二衬底（20）和所述第一介质层（12）；
形成金属层（22），所述金属层（22）位于至少部分所述第二衬底（20）远离所述第一介质层（12）的一侧面，以及所述第二过孔（21）内，所述金属层（22）通过所述第二过孔（21）与所述走线（15）电连接。
2.根据权利要求1所述的微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成第二过孔（21）之后，还包括：
形成氧化层（23），所述氧化层（23）位于所述第二衬底（20）和所述金属层（22）之间，以及所述第二过孔（21）的侧壁和所述金属层（22）之间；
形成钝化层（24），所述钝化层（24）位于所述金属层（22）远离所述第二衬底（20）的一侧面。
3.根据权利要求2所述的微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成钝化层（24）之后，还包括：
形成第三过孔（241），所述第三过孔（241）贯穿所述钝化层（24）；
形成键合层（25），所述键合层（25）位于所述第三过孔（241）内，所述键合层（25）与所述金属层（22）通过所述第三过孔（241）电连接；
形成焊球（26），所述焊球（26）位于所述键合层（25）远离所述金属层（22）的一侧，所述焊球（26）与所述键合层（25）电连接。
4.根据权利要求3所述的微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成焊球（26）之后，还包括：
形成力承载部（30），所述力承载部（30）位于所述第一衬底（10）远离所述第一介质层（12）的一侧。
5.根据权利要求4所述的微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成力承载部（30）之前，还包括：
对第一衬底（10）进行减薄。
6.根据权利要求4所述的微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，在形成焊球（26）之后，还包括：
提供线路板（40）；
将所述焊球（26）与所述线路板（40）电连接。
7.根据权利要求6所述的微机电压力传感器的制备方法，其特征在于，在将所述焊球（26）与所述线路板（40）电连接之后，还包括：
形成塑封部（50），所述塑封部（50）位于所述线路板（40）朝向所述力承载部（30）的一侧。
8.一种微机电压力传感器，其特征在于，采用如权利要求1~7中任一项所述的微机电压力传感器的制备方法制备得到，所述微机电压力传感器包括：
第一衬底（10）；
压敏感应组件（11），所述压敏感应组件（11）位于所述第一衬底（10）的一侧；所述压敏感应组件（11）包括压敏电阻（111）；
第一介质层（12），所述第一介质层（12）位于所述压敏感应组件（11）远离所述第一衬底（10）的一侧；所述第一介质层（12）内设有空腔（121），所述空腔（121）贯穿所述第一介质层（12）；所述空腔（121）在所述第一衬底（10）上的正投影覆盖所述压敏电阻（111）在所述第一衬底（10）上的正投影；
第二衬底（20），所述第一介质层（12）与所述第二衬底（20）朝向所述第一衬底（10）的一侧键合；
第二介质层（13），所述第二介质层（13）位于所述第一衬底（10）和所述第一介质层（12）之间；
第一过孔（14），所述第一过孔（14）贯穿所述第二介质层（13）；
走线（15），所述走线（15）位于至少部分所述第二介质层（13）远离所述第一衬底（10）的一侧面，以及第一过孔（14）内；
所述压敏感应组件（11）还包括引线（112）：所述引线（112）与压敏电阻（111）电连接；所述走线（15）通过所述第一过孔（14）与所述引线（112）电连接；
第二过孔（21），所述第二过孔（21）贯穿所述第二衬底（20）和所述第一介质层（12）；
金属层（22），所述金属层（22）位于至少部分所述第二衬底（20）远离所述第一介质层（12）的一侧面和所述第二过孔（21）内，所述金属层（22）通过所述第二过孔（21）与所述走线（15）电连接。
9.根据权利要求8所述的微机电压力传感器，其特征在于，还包括：
氧化层（23），所述氧化层（23）位于所述第二衬底（20）和所述金属层（22）之间，以及所述第二过孔（21）的侧壁和所述金属层（22）之间；
钝化层（24），所述钝化层（24）位于所述金属层（22）远离所述第二衬底（20）的一侧面。
10.根据权利要求9所述的微机电压力传感器，其特征在于，还包括：
第三过孔（241），所述第三过孔（241）贯穿所述钝化层（24）；
键合层（25），键合层（25）位于所述第三过孔（241）内，所述键合层（25）与所述金属层（22）通过所述第三过孔（241）电连接；
焊球（26），所述焊球（26）位于所述键合层（25）远离所述金属层（22）的一侧，所述焊球（26）与所述键合层（25）电连接。
11.根据权利要求10所述的微机电压力传感器，其特征在于，还包括：
力承载部（30），所述力承载部（30）设置在所述第一衬底（10）远离所述第一介质层（12）的一侧；
线路板（40），所述线路板（40）与所述焊球（26）电连接；
塑封部（50），所述塑封部（50）位于所述线路板（40）朝向所述力承载部（30）的一侧。
12.根据权利要求11所述的微机电压力传感器，其特征在于，所述力承载部（30）在所述第一衬底（10）上的正投影与所述空腔（121）在所述第一衬底（10）上的正投影至少部分重叠。
13.根据权利要求8所述的微机电压力传感器，其特征在于，所述第二介质层（13）包括层叠设置的第一子介质层（131）和第二子介质层（132），所述第一子介质层（131）位于靠近所述第一衬底（10）的一侧。
14.根据权利要求8所述的微机电压力传感器，其特征在于，沿所述第一衬底（10）的厚度方向（X），所述空腔（121）具有高度H，所述第一介质层（12）具有第一厚度M，满足：H≤M。
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