本發(fā)明涉及慣性傳感器，具體涉及一種mems慣性傳感器及其集成制作方法，可廣泛應(yīng)用于慣性導(dǎo)航、無人機(jī)、自動(dòng)駕駛、智能制造及高端工業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、慣性傳感器包含加速度計(jì)和陀螺儀以及它們單、雙、三軸組合，其中加速度計(jì)用來測量物體的加速度，陀螺儀用來測量物體的角速度，加速度和角速度的綜合測試可以清楚的描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。單個(gè)的集成mems慣性器件需匹配對應(yīng)的電路進(jìn)行信號的輸出，集成mems慣性器件與配套電路的集成將影響慣性傳感器的最終狀態(tài)。

2、現(xiàn)有mems慣性表頭單元和asic單元的封裝方式均采用單獨(dú)制備后進(jìn)行分散式封裝。分散式封裝的慣性傳感器的整體體積較大，空間利用率不高；且分散式的封裝，效率偏低，不同批次之間的工藝一致性不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種mems慣性傳感器及其集成制作方法，能夠簡化工藝，效降低傳感器的尺寸與體積，同時(shí)有效提高同一批次不同mems慣性傳感器之間的一致性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種mems慣性傳感器的集成制作方法，包括如下步驟：

3、s1、在asic晶圓上進(jìn)行二次布線，形成二次布線金屬層；

4、s2、制作集成mems慣性器件，所述集成mems慣性器件包括依次層設(shè)的器件上蓋、器件絕緣層、器件結(jié)構(gòu)層和器件金屬層；

5、s3、將所述集成mems慣性器件與二次布線后的asic晶圓進(jìn)行對位，并將所述二次布線金屬層與所述器件金屬層鍵合，形成具有多個(gè)mems慣性傳感器的晶圓結(jié)構(gòu)；

6、s4、對所述晶圓結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃片，得到多個(gè)mems慣性傳感器。

7、作為實(shí)施方式之一，所述asic晶圓包括晶圓基底、晶圓氧化層和電學(xué)走線，所述電學(xué)走線沿所述晶圓基底和所述晶圓氧化層布設(shè)。

8、作為實(shí)施方式之一，步驟s1在所述asic晶圓上進(jìn)行二次布線的具體過程為：先在所述晶圓氧化層上制作二次布線絕緣層，然后在所述二次布線絕緣層上制作二次布線金屬層，所述二次布線金屬層與所述電學(xué)走線電連接。

9、作為實(shí)施方式之一，步驟s1在asic晶圓上進(jìn)行二次布線之前，刻蝕所述晶圓氧化層，裸露出所述晶圓氧化層中的電學(xué)走線。

10、作為實(shí)施方式之一，在所述二次布線絕緣層上對應(yīng)裸露出所述電學(xué)走線的位置開設(shè)凹槽，所述二次布線金屬層通過所述凹槽與所述電學(xué)走線電連接。

11、作為實(shí)施方式之一，步驟s4之后還包括如下步驟：在所述二次布線金屬層上制作金屬引線。

12、作為實(shí)施方式之一，步驟s1在asic晶圓上進(jìn)行二次布線之前，先在所述晶圓基底上制作通孔，所述通孔自所述晶圓基底的背面延伸正面，然后在所述通孔的內(nèi)壁上沉積通孔絕緣層，再在所述通孔中填充金屬形成導(dǎo)電柱。

13、作為實(shí)施方式之一，所述導(dǎo)電柱的一端與所述電學(xué)走線連接，另一端延伸至所述晶圓基底的背面。

14、作為實(shí)施方式之一，步驟s4之后還包括如下步驟：在所述mems慣性傳感器背面的導(dǎo)電柱處制作焊料球。

15、本發(fā)明還提供一種mems慣性傳感器，采用以上任一項(xiàng)所述的mems慣性傳感器的集成制作方法制作。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、(1)本發(fā)明在制作好的asic晶圓上進(jìn)行二次布線，利用asic作為mems慣性傳感器的下蓋，無需單獨(dú)制備下蓋結(jié)構(gòu)，能夠有效簡化工藝，還能降低傳感器的尺寸與體積；

18、(2)本發(fā)明將制備好的集成mems慣性器件與二次布線后的asic晶圓進(jìn)行晶圓級鍵合，通過劃片可以一次得到多個(gè)mems慣性傳感器，有效提高同一批次不同傳感器之間的一致性；

19、(3)本發(fā)明通過二次布線金屬層與器件金屬層直接進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)mems器件與asic晶圓之間的電學(xué)導(dǎo)通，減少了集成mems慣性器件與asic電路之間的互聯(lián)引線距離，有效減小芯片面積，同時(shí)金屬層直接互聯(lián)具有更高的可靠性；

20、(4)本發(fā)明在asic晶圓上進(jìn)行二次布線與加工，可以采用縱向互聯(lián)，亦可采用橫向互聯(lián)，信號引出方式靈活。

技術(shù)特征：

1.一種mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：所述asic晶圓包括晶圓基底、晶圓氧化層和電學(xué)走線，所述電學(xué)走線沿所述晶圓基底和所述晶圓氧化層布設(shè)。

3.如權(quán)利要求2所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于，步驟s1在所述asic晶圓上進(jìn)行二次布線的具體過程為：先在所述晶圓氧化層上制作二次布線絕緣層，然后在所述二次布線絕緣層上制作二次布線金屬層，所述二次布線金屬層與所述電學(xué)走線電連接。

4.如權(quán)利要求3所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：步驟s1在asic晶圓上進(jìn)行二次布線之前，刻蝕所述晶圓氧化層，裸露出所述晶圓氧化層中的電學(xué)走線。

5.如權(quán)利要求4所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：在所述二次布線絕緣層上對應(yīng)裸露出所述電學(xué)走線的位置開設(shè)凹槽，所述二次布線金屬層通過所述凹槽與所述電學(xué)走線電連接。

6.如權(quán)利要求5所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：步驟s4之后還包括如下步驟：在所述二次布線金屬層上制作金屬引線。

7.如權(quán)利要求2所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：步驟s1在asic晶圓上進(jìn)行二次布線之前，先在所述晶圓基底上制作通孔，所述通孔自所述晶圓基底的背面延伸正面，然后在所述通孔的內(nèi)壁上沉積通孔絕緣層，再在所述通孔中填充金屬形成導(dǎo)電柱。

8.如權(quán)利要求7所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：所述導(dǎo)電柱的一端與所述電學(xué)走線連接，另一端延伸至所述晶圓基底的背面。

9.如權(quán)利要求8所述的mems慣性傳感器的集成制作方法，其特征在于：步驟s4之后還包括如下步驟：在所述mems慣性傳感器背面的導(dǎo)電柱處制作焊料球。

10.一種mems慣性傳感器，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的mems慣性傳感器的集成制作方法制作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及慣性傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MEMS慣性傳感器及其集成制作方法，包括如下步驟：S1、在ASIC晶圓上進(jìn)行二次布線，形成二次布線金屬層；S2、制作集成MEMS慣性器件，集成MEMS慣性器件包括依次層設(shè)的器件上蓋、器件絕緣層、器件結(jié)構(gòu)層和器件金屬層；S3、將集成MEMS慣性器件與二次布線后的ASIC晶圓進(jìn)行對位，并將二次布線金屬層與器件金屬層鍵合，形成具有多個(gè)MEMS慣性傳感器的晶圓結(jié)構(gòu)；S4、對所述晶圓結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃片，得到多個(gè)MEMS慣性傳感器。本發(fā)明在制作好的ASIC晶圓上進(jìn)行二次布線，然后與制備好的集成MEMS慣性器件進(jìn)行晶圓級鍵合，利用ASIC作為MEMS慣性傳感器的下蓋，無需單獨(dú)制備下蓋結(jié)構(gòu)，能夠有效簡化工藝，還能降低傳感器的尺寸與體積，有效提高同一批次不同傳感器之間的一致性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晟,魏曉莉,周宇,劉玉,沈金龍,劉華啟,姚少罕,閆凱榮,金振陽,楊瑾翔,聶育健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢衡慣科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21