采用WLP封装的硅电容压力传感器及其制备方法与流程

本申请涉及电容式压力传感器，尤其是涉及一种采用wlp封装的硅电容压力传感器及其制备方法。

背景技术：

1、硅电容压力传感器是以硅材料为基础，利用mems和硅微加工技术制作的硅膜，作为可动电极，在压力的作用下发生形变，与固定电极之间的电容发生变化，通过检测电容的变化实现对压力的测量，具有功耗低、灵敏度高、受温度影响小、环境适应性好等特点。而mems硅电容压力传感器因其微小体积，导致因压力变化引起的传感电容的变化非常小，一般为pf级甚至更小。电容压力传感器输出信号为电容的变化量，无法直接作为输出，需要电容检测电路检测出微小的电容变化量，检测电路和传感器连接时的寄生电容，以及检测电路本身的噪声对电容传感器的精度影响很大。目前，将电容专用调理芯片和传感器芯片封装在一起，并通过丝焊工艺实现互连可以在一定程度上提高传感器的检测精度，但引线互连有一定的长度，仍存在寄生电容，信号延迟，制作工艺复杂，封装尺寸过大，热稳定性差等问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种采用wlp封装的硅电容压力传感器及其制备方法，以在一定程度上解决现有技术中存在的现有的电容式压力传感器存在寄生电容、信号延迟的技术问题。

2、本申请提供了一种采用wlp封装的硅电容压力传感器，包括：可动电极单元，所述可动电极单元至少包括可动电极膜；

3、固定电极单元，所述固定电极单元至少包括固定电极膜，所述可动电极膜与所述固定电极膜间隔设置，所述固定电极膜与所述可动电极膜之间形成电极间隙；

4、互连单元，所述互连单元与所述可动电极单元和所述固定电极单元连接，以将所述可动电极单元和所述固定电极单元电气互连。

5、在上述技术方案中，进一步地，所述采用wlp封装的硅电容压力传感器还包括焊接凸点单元，所述焊接凸点单元与所述互连单元连接。

6、在上述任一技术方案中，进一步地，所述可动电极单元还包括：

7、第一硅基底；

8、第一绝缘层，所述第一绝缘层设置于所述第一硅基底；所述可动电极膜设置于所述第一绝缘层背离所述第一硅基底的一侧，所述第一绝缘层分隔所述可动电极膜与所述第一硅基底；

9、第一介质层，所述第一介质层设置于所述可动电极膜背离所述第一绝缘层的一侧部分表面；

10、导电层，所述导电层与所述可动电极膜连接；所述互连单元与所述导电层连接。

11、在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一硅基底的一侧形成有第一凹槽，所述第一凹槽面对所述固定电极单元设置，所述第一凹槽作为所述电极间隙；

12、所述第一硅基底的另一侧形成有第二凹槽。

13、在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定电极单元还包括：

14、第二硅基底，所述第二硅基底与所述第一硅基底键合；

15、第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述第二硅基底，所述固定电极膜设置于所述第二绝缘层，所述第二绝缘层分隔所述固定电极膜和所述第二硅基底；

16、第二介质层，所述第二介质层设置于所述固定电极膜背离所述第二绝缘层的一侧表面；

17、功能层，所述功能层设置于所述第二硅基底。

18、在上述任一技术方案中，进一步地，所述互连单元包括：

19、填充构件，所述固定电极单元设置有连接通道，所述填充构件设置于所述连接通道，所述填充构件与所述导电层连接；所述填充构件还与所述焊接凸点单元连接；

20、第三绝缘层，所述第三绝缘层设置于所述连接通道的内壁；

21、种子层，所述种子层设置于所述填充构件的外壁面；

22、阻挡层，所述阻挡层设置于所述种子层与所述第三绝缘层之间。

23、在上述任一技术方案中，进一步地，所述焊接凸点单元包括：

24、钝化层，所述钝化层设置于所述第二硅基底背离所述第一硅基底的一侧；

25、金属层，所述金属层设置于所述钝化层，所述金属层与所述填充构件连接；

26、凸点，所述凸点设置于所述金属层。

27、在上述任一技术方案中，进一步地，所述可动电极单元、所述固定电极单元、所述互连单元和所述焊接凸点单元中，至少所述可动电极单元和所述固定电极单元通过真空混合键合封装。

28、在上述任一技术方案中，进一步地，所述焊接凸点单元的数量为多个，所述连接通道的数量与所述焊接凸点单元的数量相同并一一对应设置。

29、本申请还提供了一种采用wlp封装的硅电容压力传感器的制备方法，包括上述任一技术方案所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，因而，具有该采用wlp封装的硅电容压力传感器的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

30、所述采用wlp封装的硅电容压力传感器的制备方法包括以下步骤：

31、对第一硅基底加工第一凹槽；

32、对所述第一硅基底加工导电层、第一介质层和可动电极膜；

33、对所述第一硅基底加工第二凹槽；

34、对第二硅基底制作功能层；

35、在所述第二硅基底上制作互连单元；

36、在所述第二硅基底上制作固定电极膜和第二介质层；

37、将所述第一硅基底和所述第二硅基底进行键合；

38、在所述第二硅基底上制作焊接凸点单元；

39、划片制作分立的传感器芯片。

40、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

41、本申请提供的采用wlp封装的硅电容压力传感器包括：可动电极单元，可动电极单元至少包括可动电极膜；固定电极单元，固定电极单元至少包括固定电极膜，可动电极膜与固定电极膜间隔设置，固定电极膜与可动电极膜之间形成电极间隙；互连单元，互连单元与可动电极单元和固定电极单元连接，以将可动电极单元和固定电极单元电气互连。

42、本申请提供的采用wlp封装的硅电容压力传感器，通过互连单元的电气互连通道实现可动电极膜与固定电极膜的垂直互连，最大化降低了引线互连的长度、寄生电容、信号延迟，极大的拓展了采用wlp封装的硅电容压力传感器的应用范围。

43、本申请提供的采用wlp封装的硅电容压力传感器的制备方法，尤其上述所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，因而具有上述的采用wlp封装的硅电容压力传感器的有益效果。本申请提供的采用wlp封装的硅电容压力传感器的制备方法，采用圆片级封装，即整个工艺流程，如硅膜刻蚀、键合、晶圆减薄、tsv铜填充、倒装凸点制作等均在晶圆级(wlp)进行，减小了封装的尺寸、成本，改善了传感器的精度、工艺性和可靠性。

技术特征：

1.一种采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述采用wlp封装的硅电容压力传感器还包括焊接凸点单元(3)，所述焊接凸点单元(3)与所述互连单元(4)连接。

3.根据权利要求2所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述可动电极单元(1)还包括：

4.根据权利要求3所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述第一硅基底(1.1)的一侧形成有第一凹槽(1.6)，所述第一凹槽(1.6)面对所述固定电极单元(2)设置，所述第一凹槽(1.6)作为所述电极间隙；

5.根据权利要求3所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述固定电极单元(2)还包括：

6.根据权利要求5所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述互连单元(4)包括：

7.根据权利要求6所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述焊接凸点单元(3)包括：

8.根据权利要求2至7中任一项所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述可动电极单元(1)、所述固定电极单元(2)、所述互连单元(4)和所述焊接凸点单元(3)中，至少所述可动电极单元(1)和所述固定电极单元(2)通过真空混合键合封装。

9.根据权利要求6所述的采用wlp封装的硅电容压力传感器，其特征在于，所述焊接凸点单元(3)的数量为多个，所述连接通道(2.2)的数量与所述焊接凸点单元(3)的数量相同并一一对应设置。

10.一种采用wlp封装的硅电容压力传感器的制备方法，其特征在于，所述采用wlp封装的硅电容压力传感器的制备方法包括以下步骤：

技术总结本申请涉及电容式压力传感器技术领域，尤其是涉及一种采用WLP封装的硅电容压力传感器及其制备方法，采用WLP封装的硅电容压力传感器包括：可动电极单元，至少包括可动电极膜；固定电极单元，至少包括固定电极膜，固定电极膜与可动电极膜之间形成电极间隙；互连单元，与可动电极单元和固定电极单元连接，以将可动电极单元和固定电极单元电气互连。本申请提供的采用WLP封装的硅电容压力传感器，通过互连单元的电气互连通道实现可动电极膜与固定电极膜的垂直互连，最大化降低了引线互连的长度、寄生电容、信号延迟，极大的拓展了本采用WLP封装的硅电容压力传感器的应用范围。技术研发人员：谭佳欢,钟海受保护的技术使用者：中航光电华亿（沈阳）电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15