CN108217581A - 一种mems压电传感器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MEMS压电传感器及其制作方法，第一衬底包括第一基底、位于第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，信号处理电路和/或驱动电路与导电层电连接；第二衬底包括第二基底以及位于第二基底一侧的第一电极和位于第一电极一侧的压电介质层；将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定，并且，通过导电通孔将第一电极与导电层电连接后，可以通过信号处理电路接收形变后的第一电极输出的电信号，和/或通过驱动电路向第一电极输入电信号，使第一电极和压电介质层产生形变。基于此，不仅可以改善MEMS压电传感器的性能，而且降低了工艺难度，使得材料以及工艺的选择更广泛。

Description

一种MEMS压电传感器及其制作方法
本申请要求于2017年1月20日提交中国专利局、申请号为201710044935.3、发明名称为“一种MEMS压电传感器及其制作方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种MEMS压电传感器及其制作方法。
背景技术
压电传感器是指利用某些电介质的压电效应制成的传感器。其中，压电效应包括正压电效应和逆压电效应。利用正压电效应的压电传感器，例如压力传感器，在受到外力作用时会输出电信号，采用信号处理电路对该电信号进行分析处理后即可获知压力信息。利用逆压电效应的压电传感器，例如压电式石英振荡器，在驱动电路输出的电信号的作用下产生压力或声音等，从而可以向外界传递压力或声音等信息。其中，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电)压电传感器是一种将压电传感器及其信号处理电路(或驱动电路)集成于一体的器件。由于MEMS压电传感器具有尺寸更微小、工艺精度更高等优点，因此，MEMS压电传感器的应用更为广泛。
现有技术中，大多将压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)分别制作在不同的衬底上，然后采用共同封装或电路板组装的方式将二者连接在一起，但是，其封装工艺较复杂、尺寸较大、成本也较高。
虽然现有技术中也公开了可以将压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)制作在同一衬底上，但是，在同一衬底上制作压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)时，由于压电传感器和信号处理电路(或驱动电路)的制作工艺区别较大，因此，压电传感器的制作工艺会影响信号处理电路(或驱动电路)的性能，信号处理电路(或驱动电路)的制作工艺也会影响压电传感器的性能，从而使得制作在同一衬底上的MEMS压电传感器的性能较差。
并且，现有的MEMS压电传感器只能利用正压电效应或逆压电效应，并未公开可以同时利用正压电效应和逆压电效应的MEMS压力传感器，基于此，如何集成压电传感器、信号处理电路和驱动电路也已成为当前的研究方向之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种MEMS压电传感器及其制作方法，以有效集成压电传感器以及信号处理电路和/或驱动电路。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种MEMS压电传感器的制作方法，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底以及位于所述第二基底一侧的第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；
将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，其中，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；
对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；
形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
优选的，所述压电介质层的表面或所述导电层内还具有第二电极，所述第二电极与所述第一电极对应。
优选的，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，和/或，在所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和/或所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
优选的，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
优选的，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定之前，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
优选的，还包括：
在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
优选的，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底；
所述方法还包括：
利用所述半导体层形成所述第一电极，或在所述半导体层上形成所述第一电极。
优选的，提供第一衬底之后，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧形成第三电极，所述第三电极为自测电极，所述自测电极的位置与所述第一电极的位置相对应。
优选的，还包括：
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔的第三开口。
一种MEMS压电传感器的制作方法，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底；
将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间的部分区域具有空腔；
对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；
在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成压电电容，所述压电电容包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电介质层，所述第一电极的位置与所述空腔的位置对应；
形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
优选的，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，和/或，在所述第二衬底的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和/或所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
优选的，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：
形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；
形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
优选的，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定之前，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二基底的一侧的部分区域形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
优选的，还包括：
在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
优选的，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定包括：
将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述绝缘层和半导体层的一侧贴合固定。
优选的，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧形成第三电极，所述第三电极为自测电极，所述自测电极的位置与所述第一电极的位置相对应。
优选的，还包括：
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔的第三开口。
一种MEMS压电传感器，包括：
贴合固定的第一衬底和第二衬底；
所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
所述第二衬底包括第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；
其中，所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；
以及，用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
优选的，所述第一衬底还包括位于所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面的第一结合层，和/或，所述第二衬底还包括位于所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面的第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和/或所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
优选的，所述导电通孔包括第一导电通孔和第二导电通孔；
所述第一导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层；所述第二导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
优选的，所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧具有第一开口，所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
优选的，所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧具有第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
优选的，所述第一衬底在所述导电层的一侧具有第三电极，所述第三电极为自测电极，其位置与所述第一电极的位置对应。
优选的，所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧具有第三开口，所述第三开口自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔。
优选的，所述第二衬底包括第二基底，所述第一电极位于所述第二基底的一侧，所述第二基底至所述第一衬底的距离大于所述压电介质层至所述第一衬底的距离。
优选的，所述第二衬底与所述第一电极对应的区域不具有所述第二基底或具有部分的所述第二基底。
一种MEMS压电传感器，包括：
贴合固定的第一衬底和第二衬底；
所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
所述第二衬底的一侧与所述第一衬底具有所述导电层的一侧贴合固定；
所述第一衬底和所述第二衬底之间具有空腔；
所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧具有压电电容，所述压电电容包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电介质层，所述第一电极的位置与所述空腔的位置对应；
以及，用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
优选的，所述第一衬底还包括位于所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面的第一结合层，和/或，所述第二衬底还包括位于所述第二衬底一侧表面的第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和/或所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
优选的，所述导电通孔包括第一导电通孔和第二导电通孔；
所述第一导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层；所述第二导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
优选的，所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面和/或所述第二衬底面对第一衬底的一侧表面具有第一开口，所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
优选的，所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧具有第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
优选的，所述第一衬底具有所述导电层的一侧具有第三电极，所述第三电极为自测电极，其位置与所述第一电极的位置相对应。
优选的，所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧具有第三开口，所述第三开口自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔。
优选的，所述第二衬底包括第二基底，所述第二基底至所述第一衬底的距离小于所述压电电容至所述第一衬底的距离
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明提供的一种MEMS压电传感器及其制作方法，第一衬底包括第一基底、位于第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，信号处理电路和/或驱动电路与导电层电连接；第二衬底包括第二基底以及位于第二基底一侧的第一电极和位于第一电极一侧的压电介质层；将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定，同时在第一衬底和第二衬底之间形成对应于第一电极的空腔，并且，通过导电通孔将第一电极与导电层电连接后，可以通过信号处理电路接收形变后的第一电极输出的电信号，通过驱动电路向第一电极输入电信号，使第一电极和压电介质层产生形变。
基于此，通过将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定形成第一衬底与第二衬底的层叠结构，不仅避免了在同一基底上依次形成第一电极、压电介质层、信号处理电路和/或驱动电路等导致的MEMS压电传感器性能较差的问题，同时第一衬底和第二衬底之间的空腔的形成十分方便，提供了第一电极和压电介质层形变的空间，降低了工艺难度，使得第二基底以及第一电极和压电介质层的材料以及工艺选择更广泛，所形成的压电传感器的灵敏度更高。
本发明提供的另一种MEMS压电传感器及其制作方法，第一衬底包括第一基底、位于第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，信号处理电路和/或驱动电路与导电层电连接；第二衬底包括第二基底，第二基底的一侧与第一衬底具有导电层的一侧贴合固定，同时在第一衬底和第二衬底之间形成对应于第一电极的空腔，第二基底背离第一衬底的一侧具有压电介质层和位于压电介质层表面的第一电极，并且，第一电极通过导电通孔与导电层电连接，从而可以通过信号处理电路接收形变后的第一电极输出的电信号，通过驱动电路向第一电极输入电信号，使压电电容产生形变。
基于此，通过将第一衬底具有导电层的一侧与第二基底的一侧贴合固定，并在第二基底背离第一衬底的一侧形成压电介质层和位于压电介质层表面的第一电极，形成第一衬底与第二衬底的层叠结构，第一衬底和第二衬底之间的空腔的形成十分方便，提供了第一电极和压电介质层形变的空间，同时本发明的方法也可以为形成压电电容(包括第一电极、压电介质层和第二电极等)提供新的基底材料，有利于解决信号处理电路和/或驱动电路后序材料等导致的MEMS压电传感器性能较差的问题，降低了工艺难度，第二基底以及第一电极和压电介质层的材料以及工艺选择更广泛，所形成的压电传感器的灵敏度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例提供的MEMS压电传感器的制作方法流程图；
图2为本发明的一个实施例提供的第一衬底的剖面结构示意图；
图3为本发明的一个实施例提供的第二衬底的剖面结构示意图；
图4a至图4d为本发明的一个实施例提供的第二衬底的形成过程的剖面结构示意图；
图5为本发明的一个实施例提供的贴合固定后的第一衬底和第二衬底的剖面结构示意图；
图6a至图8本发明的一个实施例提供的贴合固定后的第一衬底和第二衬底的形成过程的剖面结构示意图；
图9为本发明的一个实施例提供的具有第二开口的MEMS压电传感器的剖面结构示意图；
图10a为本发明的一个实施例提供的具有第三电极的MEMS压电传感器的剖面结构示意图；
图10b为本发明的一个实施例提供的具有第三开口的MEMS压电传感器的剖面结构示意图；
图11为本发明的另一个实施例提供的MEMS压电传感器的制作方法流程图；
图12至图17本发明的另一个实施例提供的MEMS压电传感器的形成过程的剖面结构示意图；
图18为本发明的另一个实施例提供的具有第二开口的MEMS压电传感器的剖面结构示意图；
图19为本发明的另一个实施例提供的具有第三电极的MEMS压电传感器的剖面结构示意图；
图20为本发明的另一个实施例提供的具有第三开口的MEMS压电传感器的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一个实施例提供了一种MEMS压电传感器的制作方法，如图1所示，包括：
S101：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
S102：提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底以及位于所述第二基底一侧的第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；
S103：将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；
S104：对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；
S105：形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
由于第一电极通过导电通孔与导电层电连接，而导电层又与信号处理电路和/或驱动电路电连接，因此，第一电极可以与信号处理电路和/或驱动电路电连接，基于此，信号处理电路可以接收形变后的第一电极输出的电信号，驱动电路可以向第一电极输入电信号，使第一电极和压电介质层产生形变，以向外界传递压力或声音等信息。
本实施例中，通过将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定形成第一衬底与第二衬底的层叠结构，不仅避免了在同一基底上依次形成第一电极、压电介质层、信号处理电路和/或驱动电路等导致的MEMS压电传感器性能较差的问题，而且第一衬底和第二衬底之间的空腔的形成十分方便，提供了第一电极和压电介质层形变的空间，降低了工艺难度，使得第二基底以及第一电极和压电介质层的材料以及工艺选择更广泛，所形成的压电传感器的灵敏度及性能更高。
下面结合图2至图10所示的剖面结构对MEMS压电传感器的制作过程进行描述。
参考图2，提供第一衬底1，该第一衬底1包括第一基底10、位于第一基底10一侧的至少一层导电层11、信号处理电路和/或驱动电路(图中未示出)，该信号处理电路和/或驱动电路与导电层11电连接。
本实施例中，第一基底10表面具有第一介质层12，至少一层导电层11位于第一介质层12的表面。信号处理电路和驱动电路包括半导体器件结构和电互连结构(如铜互连)，该导电层11可以是信号处理电路和驱动电路导电层的一部分，也可以是在信号处理电路和驱动电路上附加的导电层，只要该导电层11与信号处理电路和/或驱动电路电连接即可。
本实施例中，第一基底10包括硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、或III-V族化合物衬底(例如氮化镓衬底或砷化镓衬底等)。
第一介质层12的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料(介电常数为2.5～3.9的材料)或超低k介质材料(介电常数小于2.5的材料)。第一介质层12的形成工艺包括氧化工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺和原子层沉积工艺等。
导电层11的材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料等。该导电层11的形成步骤包括：在第一介质层12表面沉积导电材料层；在所述导电材料层表面形成图形化层，所述图形化层暴露出部分区域的导电材料层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述导电材料层形成导电层11。其中，导电材料层的形成工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺和原子层沉积工艺等；所述图形化层为经过光刻的光刻胶层；所述刻蚀导电材料层的工艺包括干法刻蚀工艺。
参考图3，提供第二衬底2，该第二衬底2包括第二基底20以及位于第二基底20一侧的第一电极21和位于第一电极21表面的压电介质层22，具体地，第二基底20表面具有第二介质层201，第一电极21位于第二介质层201的表面。其中，压电介质层22的表面或者导电层11内具有第二电极，本实施例中仅以压电介质层22的表面具有第二电极23为例进行说明。
本实施例中，仅以MEMS压电传感器包括第一电极21、压电介质层22和第二电极23构成的一个压电电容为例进行说明，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，MEMS压电传感器可以包括多个上述压电电容。
在一个实施例中，第二基底20、第二介质层201和第一电极21利用绝缘体上硅半导体衬底形成。
参考图4a，提供SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)，即绝缘体上硅半导体衬底，该绝缘体上硅半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层以及位于绝缘层表面的半导体层，其中，该基底为第二基底20，该绝缘层201为第二介质层，该半导体层202可以为第一电极层或第一电极层的一部分，或该半导体层202上形成有绝缘层，而第一电极层淀积在该绝缘层上；
参考图4b，刻蚀半导体层202形成第一电极21，或者，在另一实施例中，可以在半导体层202上淀积导电层，并对该导电层进行刻蚀，以形成第一电极21；
参考图4c，在第一电极21表面形成压电介质22；
参考图4d，在压电介质层22表面形成第二电极层，对第二电极层进行刻蚀形成第二电极23，从而可以形成由第一电极21、压电介质22和第二电极23所构成的压电电容。
其中，该绝缘体上硅半导体衬底包括绝缘体上硅衬底；第二介质层201的材料包括氧化硅，即埋层氧化层(BOX)。由于半导体层的材料包括单晶半导体材料，因此，能够使所形成的压电传感器性能更稳定可靠。而且，直接采用绝缘体上硅半导体衬底的半导体层作为第一电极层时，可以采用外延方法生长性能更好地压电介质层22，从而制作性能更高的传感器。
另外，所述半导体层202可以为单晶半导体或多晶半导体，采用SOI衬底可以使得在将第一衬底1和第二衬底2贴合固定后减薄第二衬底2的工艺更加简便，能够简化工艺制程。同时，所述半导体层202还可以作为压电电容的机械支撑薄膜，为传感器提供更好更稳定的机械结构。
在另一实施例中，第二基底20为体基底。该体基底包括硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、或其他衬底等。第一电极层、压电介质层22和第二电极层采用沉积工艺形成。第二介质层201的材料包括绝缘材料。第一电极层和第二电极层的材料可以为金属或金属化合物；第一电极层和第二电极层的材料也可以包括半导体材料。其中，第一电极层和第二电极层的材料可以相同，也可以不同。
本实施例中，在提供第一衬底1和第二衬底2之后，还包括：在第一衬底1具有导电层11的一侧表面形成第一结合层13，和/或，在第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面形成第二结合层24，第一衬底1和第二衬底2通过第一结合层13和/或第二结合层24贴合固定。
本实施例中仅以第一衬底1表面具有第一结合层13，同时，第二衬底2表面也具有第二结合层24为例进行说明，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，第一衬底1表面具有第一结合层13时，第二衬底2可以不具有第二结合层24，或者，第二衬底2表面具有第二结合层24时，第一衬底1可以不具有第一结合层13。
参考图2，第一衬底1具有导电层11的一侧表面具有第一结合层13。形成第一结合层13的过程包括：在第一介质层12和导电层11表面沉积第一结合膜；采用化学机械抛光工艺平坦化第一结合膜，形成第一结合层13。
参考图3，第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面具有第二结合层24。同样，形成第二结合层24的过程包括：在第二电极23表面沉积第二结合膜；采用化学机械抛光工艺平坦化第二结合膜，形成第二结合层24。
其中，第一结合层13第二结合层24的材料包括绝缘材料、金属材料、金属化合物材料和半导体材料中的一种或多种组合。在一种实施例中，第一结合层13第二结合层24中至少一种的材料为绝缘材料。本实施例中，第一结合层13和/或第二结合层24包括绝缘结构，该绝缘结构可以是与整个第一衬底1对应的一层绝缘层，也可以是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层，当该绝缘结构是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层时，该层中与第一衬底1的其他区域对应的膜层可以是导电层。
其中，由于第一结合层13和第二结合层24的表面平坦，因此，第一衬底1和第二衬底2通过第一结合层13和第二结合层24贴合固定后，第一衬底1与第二衬底2的表面的接触面积较大，则第一衬底1与第二衬底2的叠层结构强度更高、结合更稳定。
在本实施例中，将第一衬底1具有导电层11的一侧与第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧贴合固定之前，还包括：在第一衬底1具有导电层11的一侧表面和/或第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面形成第一开口3，以使贴合固定后的第一衬底1和第二衬底2之间的第一开口3构成空腔30。
参考图2和图3，第一衬底1具有导电层11的一侧表面具有第一开口3、第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面不具有第一开口，本实施例中仅以此为例进行说明，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，第一衬底1具有导电层11的一侧表面可以不具有第一开口、第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面可以具有第一开口，或者，第一衬底1具有导电层11的一侧表面和第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面都具有第一开口。
参考图5，将图2所示的第一衬底1和图3所示的第二衬底2贴合固定，具体地，将第一衬底1具有导电层11的一侧与第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧贴合固定，其中，第一衬底1和第二衬底2之间具有与第一电极21对应的空腔30，该空腔30由第一开口3构成。该空腔30的作用是便于第一电极21和压电介质层22在外界压力的作用下发生形变。
在一实施例中，将第一衬底1和第二衬底2贴合固定的工艺为键合工艺。所述键合工艺包括：熔融键合(Fusion Bonding)、静电键合(Anodic Bonding)、共晶键合(EutecticBonding)或热压键合(Thermal Compression Bonding)等。在另一实施例中，将第一衬底1和第二衬底2贴合固定的工艺为粘结工艺。其通过第一结合层13和/或第二结合层24将第一衬底1和第二衬底2贴合固定。
参考图6a，对第二衬底2背离第一衬底1的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的第二基底20，以形成可以产生形变的机械薄膜。本实施例中，在第二衬底2背离第一衬底1的一侧还有形成开口203，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，参考图6b，还可以对第二衬底2背离第一衬底1的一侧进行整体减薄。并且，需要说明的是，本实施例中的开口203是在形成导电通孔之前形成，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，开口203可以在形成导电通孔之后形成。
对第二基底20进行减薄的工艺包括化学机械抛光工艺和/或刻蚀工艺。刻蚀工艺包括干法刻蚀工艺和/或湿法刻蚀工艺。由于第二基底20和第一电极21之间具有第一介质层201，因此，去除全部或部分厚度的第二基底20之后，第一介质层201能够保护并隔离第一电极21。而当第一介质层201和保留的第二基板20受到压力作用时，能够引起第一电极21和压电介质层22发生形变。
参考图7a、7b和图8，将第一衬底1与第二衬底2贴合固定后，还需形成用于电连接第一电极21和导电层11的导电通孔，以实现第一电极21、压电介质层22和第二电极23与信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
其中，形成电连接第一电极21和导电层11的导电通孔的过程包括：
参考图7a或图7b，形成自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至导电层11的第一导电通孔25，同时也形成自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至第一电极21的第二导电通孔26。其中，图7a所示的第二导电通孔26是第一导电通孔25的一部分，也即第一导电通孔25和第二导电通孔26直接电连接，因此，第一电极21、压电介质层22和第二电极23通过电连接的第一导电通孔25和第二导电通孔26与导电层11电连接；图7b所示的第一导电通孔25和第二导电通孔26不直接电连接，此时，参考图8，在第二基底20背离第一衬底1的一侧表面形成电连接第一导电通孔25和第二导电通孔26的导电连接结构27，此时，第一电极21、压电介质层22和第二电极23通过电连接的第一导电通孔25、第二导电通孔26和导电连接结构27与导电层11电连接。
其中，第一电极21、压电介质层22和第二电极23与导电层11电连接，以与信号处理电路和/或驱动电路的电连接，使得信号处理电路接收第一电极21、压电介质层22和第二电极23所形成的压电电容在形变后输出的电信号；或使驱动电路向该压电电容输入电信号，驱动第二电极23形变。
在另一实施例中，压电介质层22表面的第二电极23也可以通过导电通孔与导电层11电连接，同样，该导电通孔包括自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至导电层11的第三导电通孔和自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至第二电极23的第四导电通孔，该第三导电通孔与第四导电通孔直接电连接，或者，通过位于第二基底20背离第一衬底1的一侧的导电连接结构电连接。
基于此，当该传感器应用于压力敏感器件时，第一电极21、压电介质层22和第二电极23构成的压电电容在外界压力下产生形变，从而在第一电极21和第二电极23之间产生电势差，信号处理电路既可以根据第一电极21、第二电极23以及二者之间的压电介质层22构成的压电电容输出的电势差变化获得压电传感器承受的压力等信息。当该传感器应用于致动器(actuator)器件时，驱动电路可以向由第一电极21、第二电极23以及二者之间的压电介质层22构成的压电电容输入电信号，来驱动第一电极21、第二电极23以及二者之间的压电介质层23形变，进而向外界传递压力或声音等信息。
在本发明的另一实施例中，参考图9，在第一衬底1背离第二衬底2的一侧形成第二开口14，第二开口14的位置与第一电极21的位置对应。该第二开口14便于外界和压电电容的沟通，也便于压电电容发生形变。
第二开口14的形成步骤包括：在第一衬底1背离第二衬底2的表面形成图形化层，所述图形化层暴露出需要形成第二开口14的对应位置；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述第一衬底1，直至贯通所述第一衬底1，形成第二开口14。所述图形化层包括图形化的光刻胶层；所述刻蚀工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。
在本发明的另一实施例中，还可以在第一衬底和第二衬底贴合固定之前形成第二开口14。包括：在第一衬底1面向第二衬底2的表面形成图形化层，所述图形化层暴露出需要形成第二开口14的对应位置；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述第一衬底1，直至贯通所述第一衬底1，形成第二开口14。
在本发明的另一实施例中，参考图10a，在第一衬底1具有导电层11的一侧制作第三电极15，第三电极15的位置与第一电极21的位置对应，该第三电极15为自测电极。本实施例中，第三电极15与导电层11位于同一层。在其它实施例中，第三电极15还能够高于或低于导电层11。当对第三电极15施加电压时，第三电极15能够对第二衬底2的压电电容电极产生静电引力，该静电引力能够使第一电极21和压电介质层22产生形变；通过检测静电引力是否引起压电电容的输出变化，以此检测压电电容是否能够正常工作。
在本发明的另一实施例中，参考图10b，在第二衬底2背离第一衬底1的一侧形成第三开口204，该第三开口204自第二衬底2背离第一衬底1的一侧贯穿至空腔30，以释放第一电极21、压电介质层22和第二电极23构成的压电电容。
相应的，本发明实施例还提供了一种MEMS压电传感器，该MEMS压电传感器可以采用上述实施例提供的MEMS压电传感器制作方法制作而成，参考图8，该MEMS压电传感器包括贴合固定的第一衬底1和第二衬底2；
该第一衬底1包括第一基底10、位于第一基底10一侧的至少一层导电层11、信号处理电路和/或驱动电路，该信号处理电路和/或驱动电路与导电层11电连接；
第二衬底2包括第二基底20以及位于第二基底20一侧的第一电极21和位于第一电极21表面的压电介质层22；
其中，第一衬底1具有导电层11的一侧与第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧贴合固定，第一衬底1和第二衬底2之间具有与第一电极21对应的空腔30，第二衬底2与第一电极21对应的区域不具有第二基底20或具有部分或全部厚度的第二基底20；并且，第一电极21通过导电通孔与电极层11电连接，以使第一电极21与信号处理电路和/或驱动电路电连接。其中，压电介质层22的表面或者导电层11内具有第二电极23，第二电极23与第一电极21对应。本实施例中，仅以第二电极23位于压电介质层22的表面为例进行说明，但是本发明并不仅限于此。
本实施例中，导电通孔包括第一导电通孔25和第二导电通孔26；第一导电通孔25自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至导电层11，第二导电通孔26自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至第一电极21，如图7a所示，第一导电通孔25和第二导电通孔26直接电连接，并且，第一电极21、压电介质层22和第二电极23通过电连接的第一导电通孔25和第二导电通孔26与导电层11电连接，或者，如图8所示，第一电极21、压电介质层22和第二电极23通过电连接的第一导电通孔25、第二导电通孔26和导电连接结构27与导电层11电连接。
本实施例中，第一衬底1还包括位于第一基底20具有导电层11的一侧表面的第一结合层13，和/或，第二衬底2还包括位于第二基底20具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面的第二结合层24，第一衬底1和第二衬底2通过第一结合层13和/或第二结合层24贴合固定；在一种实施例中，第一结合层13和第二结合层24中至少一层为结构。本实施例中，第一结合层13和/或第二结合层24包括绝缘结构，该绝缘结构可以是与整个第一衬底1对应的一层绝缘层，也可以是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层，当该绝缘结构是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层时，该层中与第一衬底1的其他区域对应的膜层可以是导电层。
在本发明的另一实施例中，参考图8，第一衬底1具有导电层11的一侧表面和/或第二衬底2具有第一电极21和压电介质层22的一侧表面具有第一开口，第一衬底1和第二衬底2之间的第一开口构成空腔30。
在本发明的另一实施例中，参考图9，第一衬底1背离第二衬底2的一侧具有第二开口14，所述第二开口14的位置与第一电极21的位置对应。
在本发明的另一实施例中，参考图10a，第一衬底1具有导电层11的一侧具有第三电极15，第三电极15为自测电极，其位置与第一电极21的位置对应。
在本发明的另一实施例中，参考图10b，在第二衬底2背离第一衬底1的一侧形成第三开口204，该第三开口204自第二衬底2背离第一衬底1的一侧贯穿至空腔30。
本发明实施例提供的MEMS压电传感器及其制作方法，第一衬底包括第一基底、位于第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，信号处理电路和/或驱动电路与导电层电连接；第二衬底包括第二基底以及位于第二基底一侧的第一电极和位于第一电极一侧的压电介质层；将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定，同时在第一衬底和第二衬底之间形成对应于第一电极的空腔，并且，通过导电通孔将第一电极与导电层电连接后，可以通过信号处理电路接收形变后的第一电极输出的电信号，通过驱动电路向第一电极输入电信号，使第一电极和压电介质层产生形变。
基于此，通过将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底具有第一电极和压电介质层的一侧贴合固定形成第一衬底与第二衬底的层叠结构，不仅避免了在同一基底上依次形成第一电极、压电介质层、信号处理电路和/或驱动电路等导致的MEMS压电传感器性能较差的问题，同时第一衬底和第二衬底之间的空腔的形成十分方便，提供了第一电极和压电介质层形变的空间，降低了工艺难度，使得第二基底以及第一电极和压电介质层的材料以及工艺选择更广泛，所形成的压电传感器的灵敏度更高。
本发明实施例还提供了一种MEMS压电传感器的制作方法，如图11所示，包括：
S201：提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
S202：提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底；
S203：将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间的部分区域具有空腔；
S204：对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；
S205：在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成压电电容，所述压电电容包括第一电极、压电介质层和第二电极，所述压电电容的位置与所述空腔的位置对应；
S206：形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或所述驱动电路的电连接。
由于压电电容通过导电通孔与导电层电连接，而导电层又与信号处理电路和/或驱动电路电连接，因此，第一电极可以与信号处理电路和/或驱动电路电连接，基于此，信号处理电路可以接收形变后的压电电容电极输出的电信号，和/或驱动电路可以向压电电容电极输入电信号，使压电电容产生形变，以向外界传递压力或声音等信息。
本实施例中，通过将第一衬底具有导电层的一侧与第二衬底贴合固定形成第一衬底与第二衬底的层叠结构，同时在第一衬底和第二衬底之间形成对应于第一电极的空腔，所述空腔的形成十分方便，提供了第一电极和压电介质层形变的空间，同时本实施例也可以为形成压电电容(包括第一电极、压电介质层和第二电极等)提供新的基底材料，有利于解决信号处理电路和/或驱动电路等后序材料导致的MEMS压电传感器性能较差的问题，而且降低了工艺难度，使得第二基底以及第一电极和压电介质层的材料以及工艺选择更广泛，所形成的压电传感器的性能更高。
下面结合图12至图19所示的剖面结构对MEMS压电传感器的制作过程进行描述。
参考图12，提供第一衬底1，该第一衬底1包括第一基底10、位于第一基底10一侧的至少一层导电层11、信号处理电路和/或驱动电路(图中未示出)，该信号处理电路和/或驱动电路与导电层11电连接。
本实施例中，第一基底10表面具有第一介质层12，至少一层导电层11位于第一介质层12的表面。信号处理电路和驱动电路包括半导体器件结构和电互连结构(如铜互连)，该导电层11可以是信号处理电路和驱动电路导电层的一部分，也可以是在信号处理电路和驱动电路上附加的导电层，只要该导电层11与信号处理电路和/或驱动电路电连接即可。
导电层11的材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料等。该导电层11的形成步骤包括：在第一介质层12表面沉积导电材料层；在所述导电材料层表面形成图形化层，所述图形化层暴露出部分区域的导电材料层；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述导电材料层形成导电层11。其中，导电材料层的形成工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺和原子层沉积工艺等；所述图形化层包括经过光刻的光刻胶层；所述刻蚀导电材料层的工艺包括干法刻蚀工艺。
参考图13，提供第二衬底2，该第二衬底2包括第二基底20。
本实施例中，第二衬底2为绝缘体上半导体(SOI)衬底，该绝缘体上硅半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层201以及位于绝缘层201表面的半导体层202，所述半导体层202可以为单晶半导体或多晶半导体，该基底为第二基底20。当然，本发明并不仅限于此，在另一实施例中，第二基底20为体基底。该体基底包括硅衬底、硅锗衬底、或碳化硅衬底等。
参考图14，将第一衬底1具有导电层11的一侧与第二基底20的一侧贴合固定，第一衬底1和第二衬底2之间的部分区域具有空腔30。该空腔30的作用是便于后续形成的第一电极21和压电介质层22在外界压力的作用下发生形变。本实施例中，第二衬底2为绝缘体上硅半导体衬底，第一衬底1具有导电层11的一侧与第二基底20具有绝缘层201和半导体层202的一侧贴合固定，当然本发明并不仅限于此。
具体地，将第一衬底1具有导电层11的一侧与第二基底20的一侧贴合固定之前，还包括：在第一衬底1具有导电层11的一侧表面和/或第二基底20的一侧表面的部分区域形成第一开口3，以使贴合固定后的第一衬底1和第二衬底2之间的第一开口3构成空腔30。本实施例中，仅以在第二衬底2具有绝缘层201和半导体层202的一侧表面形成第一开口3为例进行说明，参考图13。
参考图15，对所述第二基底20背离第一衬底1的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的第二基底20，以形成可以产生形变的机械薄膜。本实施例中仅以保留了部分厚度的第二基底20为例进行说明，但是，本发明并不仅限于此。
采用SOI衬底也可以使得在将第一衬底1和第二衬底2贴合固定后减薄第二衬底2的工艺更加简便，能够简化工艺制程。同时，所述半导体层202还可以作为压电电容的机械支撑薄膜，为传感器提供更好更稳定的机械结构。
参考图16，在第二基底20背离第一衬底1的一侧依次形成压电电容，该压电电容包括第二电极23、压电介质层22和第一电极21，所述压电电容的位置与所述空腔30的位置对应。此外，在一种实施例中，还可以在第一电极21的表面形成保护层24，以在保护第一电极21的同时，避免第一电极21漏电。
本实施例中的第二电极23、压电介质层22、第一电极21和保护层24可以采用沉积工艺形成。第二电极23、压电介质层22和第一电极21材料与上述实施例提供的材料相同，在此不再赘述。保护层24的材料包括绝缘材料。
本实施例中，仅以MEMS压电传感器包括第一电极21、压电介质层22和第二电极23构成的一个压电电容为例进行说明，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，MEMS压电传感器可以包括多个上述压电电容。
在另一实施例中，提供第一衬底1和提供第二衬底2之后，还包括：在所述第一衬底1具有导电层11的一侧表面形成第一结合层13，和/或，在第二衬底2的一侧表面形成第二结合层，第一衬底1和第二衬底2通过第一结合层13和/或第二结合层贴合固定；其中，在一种实施例中，第一结合层13和第二结合层中至少一层为绝缘结构。本实施例中，第一结合层13和/或第二结合层24包括绝缘结构，该绝缘结构可以是与整个第一衬底1对应的一层绝缘层，也可以是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层，当该绝缘结构是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层时，该层中与第一衬底1的其他区域对应的膜层可以是导电层。
参考图12，第一衬底1具有导电层11的一侧表面具有第一结合层13。形成第一结合层13的过程包括：在第一介质层12和导电层11表面沉积第一结合膜；采用化学机械抛光工艺平坦化第一结合膜，形成第一结合层13。此外，本实施例中，第二衬底2上的第二结合层为半导体层202。
由于第一结合层13和半导体层202的表面平坦，因此，第一衬底1和第二衬底2通过第一结合层13贴合固定后，第一衬底1与第二衬底2的表面的接触面积较大，则第一衬底1与第二衬底2的叠层结构强度更高、结合更稳定。
本实施例中，形成电连接第一电极21和导电层11的导电通孔的过程包括：形成自第二衬底2背离第一衬底1一侧贯穿至导电层11的第一导电通孔25，形成自第二衬底2背离第一衬底1一侧即保护层24贯穿至第一电极21的第二导电通孔26；其中，参考图7b，第二导电通孔26可以是第一导电通孔25的一部分，也即所述第一导电通孔25与所述第二导电通孔26直接电连接，或者，参考图17，所述第一导电通孔25与所述第二导电通孔26通过位于所述第二衬底2背离所述第一衬底1的一侧的导电连接结构27电连接。
其中，压电电容与导电层11电连接，以与信号处理电路和/或驱动电路电连接，使得信号处理电路接收形变后的压电电容输出的电信号，和/或使驱动电路向压电电容输入电信号，驱动压电电容形变。
在一种实施例中，压电电容的第二电极23也可以通过导电通孔与导电层11电连接，同样，该导电通孔包括自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至导电层11的第三导电通孔和自第二基底20背离第一衬底1的一侧贯穿至第二电极23的第四导电通孔，其中，该第三导电通孔可以与第四导电通孔直接电连接，或者，第三导电通孔和第四导电通孔通过位于第二基底20背离第一衬底1的一侧的导电连接结构电连接。
基于此，当该传感器应用于压力敏感器件时，压电电容在外界压力下产生形变，会在第一电极21和第二电极23之间产生电势差，信号处理电路既可以根据第一电极21、第二电极23以及二者之间的压电介质层22构成的压电电容输出的电势差变化获得压电传感器承受的压力等信息。当该传感器应用于致动器(actuator)器件时，驱动电路可以向由第一电极21、第二电极23以及二者之间的压电介质层22构成的压电电容输入电信号，来驱动第一电极21、第二电极23以及二者之间的压电介质层23形变，进而向外界传递压力或声音等信息。
在本发明的另一实施例中，参考图18，还包括：在第一衬底1背离第二衬底2的一侧形成第二开口14，第二开口14的位置与第一电极21的位置对应。该第二开口14的作用是便于外界和压电电容的沟通，也便于压电电容发生形变。
第二开口14的形成步骤包括：在第一衬底1背离第二衬底2的表面形成图形化层，所述图形化层暴露出需要形成第二开口14的对应位置；以所述图形化层为掩膜，刻蚀所述第一衬底1，直至贯通所述第一衬底1，形成第二开口14。所述图形化层包括图形化的光刻胶层；所述刻蚀工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。
在本发明的又一实施例中，参考图19，在第一衬底1具有导电层11的一侧形成第三电极15，第三电极15的位置与第一电极21的位置对应。本实施例中，第三电极15与导电层11位于同一层。在其它实施例中，第三电极15还能够高于或低于导电层11。当对第三电极15施加电压时，第三电极15能够对第二衬底2产生静电引力，该静电引力能够使第一电极21和压电介质层22产生形变；通过检测静电引力是否引起包括第一电极21和压电介质层22的压电电容的输出变化，以此检测压电电容是否能够正常工作。
在本发明的又一实施例中，参考图20，在第二衬底2背离第一衬底1的一侧形成第三开口204，该第三开口204自第二衬底2背离第一衬底1的一侧贯穿至空腔30，以释放第一电极21、压电介质层22和第二电极23构成的压电电容。
相应的，本发明实施例还提供了一种MEMS压电传感器，该MEMS压电传感器可以采用上述实施例提供的MEMS压电传感器制作方法制作而成，参考图17，该MEMS压电传感器包括贴合固定的第一衬1和第二衬底2；
该第一衬底1包括第一基底10、位于第一基底10一侧的至少一层导电层11、信号处理电路和/或驱动电路，该信号处理电路和/或驱动电路与导电层11电连接；
第二衬底2包括第二基底20，第二基底20的一侧与第一衬底1具有导电层11的一侧贴合固定；第二衬底2与第一电极21对应的区域不具有第二基底20或具有部分或全部厚度的第二基底20；第二衬底2背离第一衬底1的一侧具有压电电容，该压电电容包括压电介质层22、第一电极21和第二电极23；
其中，第一电极21和/或第二电极23的位置与空腔30的位置对应；并且，第一电极21通过导电通孔与电极层11电连接，以使压电电容与信号处理电路和/或驱动电路电连接。本实施例中，第二电极23与第一电极21对应。并且，第一电极21表面具有保护层24。
本实施例中，导电通孔包括第一导电通孔25和第二导电通孔26；第一导电通孔25自第二基底20背离第一衬底1的一侧即保护层24贯穿至导电层11，第二导电通孔26自第二基底20背离第一衬底1的一侧即保护层24贯穿至第一电极21，其中，第二导电通孔26可以是第一导电通孔25的一部分，也即第一导电通孔25与第二导电通孔26直接电连接，或者，第一导电通孔25和第二导电通孔26通过位于第二基底20背离第一衬底1的一侧的导电连接结构27电连接。
其中，第一衬底1还包括位于第一基底20具有导电层11的一侧表面的第一结合层13，和/或，第二衬底2还包括位于第二基底20一侧表面的第二结合层，第一衬底1和第二衬底2通过第一结合层13和/或第二结合层贴合固定；在一种实施例中，第一结合层13和第二结合层中至少一层为绝缘结构。本实施例中，第一结合层13和/或第二结合层24包括绝缘结构，该绝缘结构可以是与整个第一衬底1对应的一层绝缘层，也可以是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层，当该绝缘结构是与第一衬底1的部分区域对应的绝缘层时，该层中与第一衬底1的其他区域对应的膜层可以是导电层。
在本发明的另一实施例中，第一衬底1具有导电层11的一侧表面和/或第二衬底2的一侧表面具有第一开口3，第一衬底1和第二衬底2之间的第一开口3构成空腔30。
在本发明的另一实施例中，参考图18，第一衬底1背离第二衬底2的一侧具有第二开口14，第二开口14的位置与压电电容的位置对应。
在本发明的另一实施例中，参考图19，第一衬底1具有导电层11的一侧具有第三电极15，第三电极15为自测电极，其位置与压电电容的位置对应。
在本发明的又一实施例中，参考图20，在第二衬底2背离第一衬底1的一侧形成第三开口204，该第三开口204自第二衬底2背离第一衬底1的一侧贯穿至空腔30，以释放第一电极21、压电介质层22和第二电极23构成的压电电容。
本发明实施例提供的MEMS压电传感器及其制作方法，第一衬底包括第一基底、位于第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，信号处理电路和/或驱动电路与导电层电连接；第二衬底包括第二基底，第二基底的一侧与第一衬底具有导电层的一侧贴合固定，第二基底背离第一衬底的一侧具有压电介质层、第一电极和第二电极，并且，第一电极通过导电通孔与导电层电连接，以使第一电极与信号处理电路和/或驱动电路电连接，从而可以通过信号处理电路接收形变后的压电电容电极输出的电信号，和/或通过驱动电路向压电电容电极输入电信号，使压电介质层产生形变。也就是说，本发明实施例中通过将第一电极、第二电极和压电介质层构成的压电电容与信号处理电路和/或驱动电路电连接集成，将正压电效应和逆压电效应应用在了同一种压电传感器上。
基于此，通过将第一衬底具有导电层的一侧与第二基底的一侧贴合固定，并在第二基底背离第一衬底的一侧形成压电介质层、第一电极及第二电极，形成第一衬底与第二衬底的层叠结构，同时在第一衬底和第二衬底之间形成对应于第一电极的空腔，所述空腔的形成十分方便，提供了第一电极和压电介质层形变的空间，同时本实施例也可以为形成压电电容(包括第一电极、压电介质层和第二电极等)提供新的基底材料，有利于解决信号处理电路和/或驱动电路后序材料等导致的MEMS压电传感器性能较差的问题，而且降低了工艺难度，使得第二基底以及压电电容的材料以及工艺选择更广泛，还可以通过第二基底材料的选择为传感器提供更好更稳定的机械结构，所形成的压电传感器的性能更高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (38)

1.一种MEMS压电传感器的制作方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底以及位于所述第二基底一侧的第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；
将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，其中，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；
对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；
形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压电介质层的表面或所述导电层内还具有第二电极，所述第二电极与所述第一电极对应。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层贴合固定，其中，所述第一结合层包括绝缘结构；或
在所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第二结合层贴合固定，其中，所述第二结合层包括绝缘结构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，以及在所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面形成第二结合层，
所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定之前，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底,所述方法还包括：
利用所述半导体层形成所述第一电极，或在所述半导体层上形成所述第一电极。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧形成第三电极，所述第三电极为自测电极，所述自测电极的位置与所述第一电极的位置相对应。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔的第三开口。
11.一种MEMS压电传感器的制作方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
提供第二衬底，所述第二衬底包括第二基底；
将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间的部分区域具有空腔；
对所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧进行减薄，去除全部或部分厚度的所述第二基底；
在所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧形成压电电容，所述压电电容包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电介质层，所述第一电极的位置与所述空腔的位置对应；
形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层贴合固定，其中，所述第一结合层包括绝缘结构；或
在所述第二衬底的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第二结合层贴合固定；其中，所述第二结合层包括绝缘结构。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面形成第一结合层，以及在所述第二衬底的一侧表面形成第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，形成用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，包括：
形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述导电层的第一导电通孔；
形成自所述第二衬底的第一电极一侧贯穿至所述第一电极的第二导电通孔；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定之前，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二基底的一侧部分区域形成第一开口，以使贴合固定后的所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧形成第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二衬底包括基底、位于所述基底表面的绝缘层以及位于所述绝缘层表面的半导体层，所述基底为所述第二基底，将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底的一侧贴合固定包括：
将所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述绝缘层和半导体层的一侧贴合固定。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一衬底具有所述导电层的一侧形成第三电极，所述第三电极为自测电极，所述自测电极的位置与所述第一电极的位置相对应。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
形成自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔的第三开口。
20.一种MEMS压电传感器，其特征在于，包括：
贴合固定的第一衬底和第二衬底；
所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
所述第二衬底包括第一电极和位于所述第一电极一侧的压电介质层；
其中，所述第一衬底具有所述导电层的一侧与所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧贴合固定，所述第一衬底和所述第二衬底之间具有与所述第一电极对应的空腔；
以及，用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述第一电极与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
21.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，
所述第一衬底还包括位于所述第一基底具有所述导电层的一侧表面的第一结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层贴合固定，其中，所述第一结合层包括绝缘结构；或
所述第二衬底还包括位于所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面的第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第二结合层贴合固定，其中，所述第二结合层包括绝缘结构。
22.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，
所述第一衬底还包括位于所述第一基底具有所述导电层的一侧表面的第一结合层，以及所述第二衬底还包括位于所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧表面的第二结合层，
所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
23.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，所述导电通孔包括第一导电通孔和第二导电通孔；
所述第一导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层；所述第二导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
24.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底具有所述第一电极和所述压电介质层的一侧具有第一开口，所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
25.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧具有第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
26.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，所述第一衬底在所述导电层的一侧具有第三电极，所述第三电极为自测电极，其位置与所述第一电极的位置对应。
27.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧具有第三开口，所述第三开口自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔。
28.根据权利要求20所述的压电传感器，其特征在于，所述第二衬底包括第二基底，所述第一电极位于所述第二基底的一侧，所述第二基底至所述第一衬底的距离大于所述压电介质层至所述第一衬底的距离。
29.根据权利要求28所述的压电传感器，其特征在于，所述第二衬底与所述第一电极对应的区域不具有所述第二基底或具有部分的所述第二基底。
30.一种MEMS压电传感器，其特征在于，包括：
贴合固定的第一衬底和第二衬底；
所述第一衬底包括第一基底、位于所述第一基底一侧的至少一层导电层、信号处理电路和/或驱动电路，所述信号处理电路和/或驱动电路与所述导电层电连接；
所述第二衬底的一侧与所述第一衬底具有所述导电层的一侧贴合固定；
所述第一衬底和所述第二衬底之间具有空腔；
所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧具有压电电容，所述压电电容包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电介质层，所述第一电极的位置与所述空腔的位置对应；
以及，用于电连接所述第一电极与所述导电层的导电通孔，以实现所述压电电容与所述信号处理电路和/或驱动电路的电连接。
31.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，
所述第一衬底还包括位于所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面的第一结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层贴合固定，其中，所述第一结合层包括绝缘结构；或
所述第二衬底还包括位于所述第二衬底一侧表面的第二结合层，所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第二结合层贴合固定，其中，所述第二结合层包括绝缘结构。
32.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，
所述第一衬底还包括位于所述第一衬底具有所述导电层的一侧表面的第一结合层，以及所述第二衬底还包括位于所述第二衬底一侧表面的第二结合层，
所述第一衬底和所述第二衬底通过所述第一结合层和所述第二结合层贴合固定；
其中，所述第一结合层和所述第二结合层中至少一层包括绝缘结构。
33.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，所述导电通孔包括第一导电通孔和第二导电通孔；
所述第一导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述导电层；所述第二导电通孔自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述第一电极；
其中，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔直接电连接，或者，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔通过位于所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧的导电连接结构电连接。
34.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，所述第一衬底具有所述导电层的一侧和/或所述第二衬底面对第一衬底的一侧具有第一开口，所述第一衬底和所述第二衬底之间的所述第一开口构成所述空腔。
35.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，所述第一衬底背离所述第二衬底的一侧具有第二开口，所述第二开口的位置与所述第一电极的位置对应。
36.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，所述第一衬底具有所述导电层的一侧具有第三电极，所述第三电极为自测电极，其位置与所述第一电极的位置相对应。
37.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧具有第三开口，所述第三开口自所述第二衬底背离所述第一衬底的一侧贯穿至所述空腔。
38.根据权利要求30所述的压电传感器，其特征在于，所述第二衬底包括第二基底，所述第二基底至所述第一衬底的距离小于所述压电电容至所述第一衬底的距离。
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