工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，專利已不僅僅是創(chuàng)新的一種保護手段，它已成為商業(yè)戰(zhàn)場中的利器。麥姆斯咨詢傾情打造MEMS、傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專利運營平臺，整合全產(chǎn)業(yè)鏈知識產(chǎn)權(quán)資源，積極推動知識產(chǎn)權(quán)保護與有效利用。隨著MEMS技術(shù)的不斷進步，MEMS復合傳感器以其芯片結(jié)構(gòu)尺寸更小、制作成本更低、性能更出眾和后續(xù)安裝應用成本更低等優(yōu)勢，在各行各業(yè)得到了廣泛應用，例如：汽車電子、航空航天、消費類電子產(chǎn)品、生物醫(yī)學等等。為此，業(yè)界正不斷投入大量的科研能力來開發(fā)不同類型的復合傳感器芯片，以滿足不斷增長的市場需求。據(jù)麥姆斯咨詢此前報道，InvenSense（應美盛）在完成對Sensirion（盛思銳）壓力傳感器部門的收購后，開辟了一個全新的細分市場領(lǐng)域。2017年末，InvenSense宣布全球首款、同時也是唯一一款7軸運動傳感器——ICM-20789實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。這款7軸運動傳感器將InvenSense領(lǐng)先的6軸（3軸加速度計+3軸陀螺儀）MEMS運動傳感器和世界級氣壓傳感器（高度計）集成在一起，提供了與當今最先進的分立傳感器性能相當?shù)慕鉀Q方案。

InvenSense新推出的7軸運動組合傳感器ICM-20789的逆向分析然而，傳統(tǒng)的復合傳感器芯片結(jié)構(gòu)多以單層或多層鍵合結(jié)構(gòu)為主，通常采用雙面微機械制作工藝、鍵合工藝、Cavity-SOI工藝、表面微機械制作工藝以及CMOS-MEMS技術(shù)等加工制造。例如，傳統(tǒng)的加速度和壓力復合傳感器采用硅-玻璃結(jié)構(gòu)方式，通過硅片背面兩步各向異性濕法刻蝕方法分別形成壓力薄膜和質(zhì)量塊，然后利用硅-硅鍵合或硅-玻璃鍵合來密封壓力傳感器的壓力參考腔體，形成加速度傳感器質(zhì)量塊的運動間隙以及形成傳感器芯片基座，最后再利用硅片正面干法刻蝕釋放加速度傳感器可動結(jié)構(gòu)。
這種雙面體硅工藝和鍵合技術(shù)制作的復合傳感器結(jié)構(gòu)尺寸很大，工藝很復雜，制作成本很高。此外，不同鍵合材料之間的熱膨脹系數(shù)不同以及鍵合過程中所引入的殘余應力都會惡化傳感器的輸出穩(wěn)定性，尤其在溫度環(huán)境比較惡劣的條件下。此外，表面微機械制作的復合傳感器還可能發(fā)生臺階覆蓋失效（Step-coverage）和腐蝕犧牲層過程中產(chǎn)生的薄膜粘附失效，這些不確定因素都大大提高了工藝的復雜程度，降低了成品率。到目前為止，傳統(tǒng)的加速度和壓力復合傳感器芯片尺寸雖然已經(jīng)從尺寸很大的多片鍵合結(jié)構(gòu)發(fā)展到了芯片尺寸較小的單硅片單面復合傳感器結(jié)構(gòu)，但是這些復合傳感器中各個檢測單元均采用Side-by-Side的集成方式，這種集成方式會占用大量的芯片空間，限制了復合傳感器芯片尺寸的進一步減小，進一步降低成本。實現(xiàn)了單片復合傳感器的小型化、低成本、高性能與大批量生產(chǎn)，可廣泛應用于航空航天、汽車電子、消費類電子等領(lǐng)域。本發(fā)明的加速度和壓力復合傳感器僅是通過在一塊普通的單晶硅基片的同一面進行體硅微機械工藝制作而成，避免了傳統(tǒng)雙面對準/曝光和鍵合工藝，大大降低了芯片尺寸，減少了制作成本，且與IC工藝兼容可實現(xiàn)大批量制作。

加速度計內(nèi)嵌壓力傳感器的單硅片復合傳感器結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)示意圖其中，將壓力傳感器直接嵌入在加速度傳感器的質(zhì)量塊的中心位置，并將壓力傳感器四周挖空，使得壓力傳感器懸浮在質(zhì)量塊的中心位置，即最大程度地縮小了芯片尺寸，又有效地消除了加速度傳感器與壓力傳感器之間檢測信號的相互串擾，大大提高了復合傳感器的檢測精度，最大程度縮小了芯片尺寸。