CN102158789A - Mems麦克风结构及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种MEMS麦克风及其形成方法,其中形成方法包括:第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。本发明实施例的封装工艺简单、体积小、形成的MEMS麦克风封装结构信噪比性能优良,抗干扰能力高。

Description

MEMS麦克风结构及其形成方法
技术领域
本发明涉及微电子机械系统工艺,特别涉及一种MEMS麦克风结构及其形成方法。
背景技术
采用微电子机械系统工艺的MEMS麦克风由于其小型化和轻薄化的特点,成为取代使用有机膜的驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone,ECM)的最佳候选者之一。
MEMS麦克风是通过微电子机械系统工艺在半导体上蚀刻压力感测膜片而制成的微型麦克风,普遍应用在手机、耳机、笔记本电脑、摄像机和汽车上。在MEMS麦克风与CMOS兼容的需求和MEMS麦克风尺寸的进一步减小的驱动下,MEMS麦克风的封装结构成为现在研究的热点,许多公司投入大量的资金和技术力量进行MEMS麦克风封装结构的研究,但是,上述公司都是分别制作CMOS电路和MEMS麦克风,然后将CMOS电路和MEMS麦克风放置于基底上,采用Wire-bonding技术将CMOS电路和MEMS麦克风相连。
在2007年出版的《Sensors and Actuators A》的第133期第283-287页的名为“Silicon microphone development and application”的论文中给出一种MEMS麦克风的封装结构,请参考图1,包括:封装基底100,所述封装基底100具有贯穿所述封装基底100的开口,所述开口用于传输声音信号;分别位于封装基底100上的MEMS麦克风110和用于控制MEMS麦克风110的CMOS电路120;电连接所述MEMS麦克风110和CMOS电路120的导线140;覆盖所述封装基底100、MEMS麦克风110和CMOS电路120的封装框架130。所述CMOS电路120和MEMS麦克风110分开制造,然后采用wire-bonding技术封装在封装基底100上,通过wire-bonding技术封装在封装基底100上的MEMS麦克风的封装结构体积较大,并且需要额外的封装框架130,不但制造工艺和封装工艺复杂,体积庞大,成本高。
发明内容
本发明实施例解决的问题是提供一种制造工艺和封装工艺简单、体积小、信噪比性能优良,抗干扰能力高的MEMS麦克风结构及其形成方法。
为解决上述问题,本发明实施例提供一种MEMS麦克风结构,包括:
第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;
第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;
所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。
可选的,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极。
可选的,还包括:位于第一基底的第一结构,所述第一结构为第一开口或第一空腔。
可选的,所述第一开口暴露出所述敏感薄膜或固定电极。
可选的,还包括:位于第二基底的第二结构,所述第二结构为第二开口或第二空腔。
可选的,所述第二开口暴露出所述敏感薄膜或固定电极。
可选的,所述第一结构与第二结构贯通。
可选的,所述第一导电粘合结构包括第一顶层电极和位于第一顶层电极表面的粘合层。
可选的,所述第一顶层电极和所述固定电极或敏感薄膜位于同一层且材料相同。
可选的,还包括位于第一粘合面的压焊板片;以及暴露所述位于第一粘合面的压焊板片的第三开口。
可选的,还包括位于第二粘合面的压焊板片;以及暴露所述位于第二粘合面的压焊板片的第四开口。
可选的,所述MEMS麦克风组件还包括用于防止所述敏感薄膜和所述固定电极粘连的挡板。
可选的,所述敏感薄膜的材料为多晶硅。
本发明的实施例还提供一种MEMS麦克风结构的形成方法,包括:
提供第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;
提供第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;
将所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。
可选的,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极。
可选的,还包括:形成位于第一基底的第一结构的步骤,所述第一结构为第一开口或第一空腔。
可选的,还包括:形成位于第二基底的第二结构的步骤,所述第二结构为第二开口或第二空腔。
可选的,还包括:贯通所述第一结构与所述第二结构的步骤。
可选的,还包括:在所述第一基底的第一粘合面形成压焊板片;形成第三开口,所述第三开口暴露出第一粘合面的压焊板片。
可选的,还包括:在所述第二基底的第二粘合面形成压焊板片;形成第四开口,所述第四开口暴露出第二粘合面的压焊板片。
可选的,所述第一导电粘合结构包括第一顶层电极和位于第一顶层电极表面的粘合层。
可选的,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极,所述第一顶层电极和所述固定电极或敏感薄膜在同一工艺步骤中形成
与现有技术相比,本发明的实施例具有以下优点:本发明的实施例提供的MEMS麦克风结构及其形成方法通过第一导电粘合结构和第二导电粘合结构将第一基底和第二基底粘合,将形成有电路的第二基底与形成有MEMS麦克风的第一基底通过第一导电粘合结构和第二导电粘合结构面对面贴合;采用本发明的实施例形成的MEMS麦克风结构体积小,性能高,本发明实施例的MEMS麦克风结构及其形成方法不但制造工艺和后续的封装工艺简单,MEMS麦克风结构且体积小,信噪比性能优良,抗干扰能力高。
附图说明
图1是现有技术的MEMS麦克风的封装结构示意图;
图2是本发明提供的一实施例的MEMS麦克风结构的形成方法流程示意图;
图3是本发明提供的第一实施例的MEMS麦克风结构的形成方法流程示意图;
图4是本发明提供的第二实施例的MEMS麦克风结构的形成方法流程示意图;
图5至图16是本发明提供的第二实施例的MEMS麦克风结构的形成方法过程示意图;
图17是本发明第三实施例的MEMS麦克风结构的形成方法的流程示意图;
图18是本发明第四实施例的MEMS麦克风结构的形成方法的流程示意图;
图19是本发明第五实施例的MEMS麦克风结构的形成方法的流程示意图;
图20至图22是本发明提供的第五实施例的MEMS麦克风结构的形成方法过程示意图;
图23是本发明第六实施例的MEMS麦克风结构的形成方法的流程示意图;
图24至图27是本发明第六实施例的MEMS麦克风结构的形成方法的过程示意图。
图28是本发明第七实施例的MEMS麦克风结构示意图;
图29是本发明第八实施例的MEMS麦克风结构示意图。
具体实施方式
本发明的发明人发现现有的MEMS麦克风的结构的形成将所述CMOS电路和MEMS麦克风分开制造,然后采用wire-bonding技术将所述CMOS电路和MEMS麦克风封装在封装基底上,现有的MEMS麦克风的结构不但制造工艺和封装工艺复杂,且体积庞大,成本高。
为此本发明的发明人提出一种优化的MEMS麦克风结构形成方法,请参考图2,包括:
步骤S11,提供第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;
步骤S12,提供第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;
步骤S13,将所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。
采用上述形成方法形成的MEMS麦克风结构,包括:
第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;
第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;
所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。
具体地,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极,还包括用于防止所述敏感薄膜和所述固定电极粘连的挡板;还需要说明的是,本发明的MEMS麦克风组件不限于本实施例例举的MEMS麦克风组件,现有的包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极的MEMS麦克风组件以及包括挡板的MEMS麦克风组件均属于本发明技术方案的保护范围。
上述的MEMS麦克风结构还包括:位于第一基底的第一结构,所述第一结构包括第一开口或者第一空腔,所述第一开口暴露出所述敏感薄膜或者固定电极。
还包括:位于第二基底的第二结构,所述第二结构包括第二开口或者第二空腔,所述第二开口暴露出所述敏感薄膜或者固定电极。
为了更好地阐明本发明的实施例的精神和实质,在下文中结合附图和实施例对本发明的实施例作进一步的阐述。
第一实施例
本发明的发明人提出一种优化的MEMS麦克风形成方法,请参考图3,包括:
步骤S101,提供第一衬底,所述第一衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;所述第一衬底的第一表面形成有敏感薄膜,以及覆盖所述敏感薄膜的介质层;所述介质层表面形成有第一顶层电极以及与所述敏感薄膜相对的固定电极,所述固定电极具有贯穿所述固定电极的通孔;
步骤S102,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底第三表面形成有第二顶层电极,且所述第二顶层电极位置与第一顶层电极相对;
步骤S103,粘合第一顶层电极和第二顶层电极;
步骤S104,沿第二表面去除部分第一衬底,形成第一开口;
步骤S105,去除部分第二衬底,形成第二开口;
步骤S106,去除与所述敏感薄膜相对的所述介质层,使得所述敏感薄膜与所述固定电极形成可变电容,所可变电容在声信号的作用下产生电容变化。
可选的,在执行完步骤S106,还可以后使得第一开口与第二开口贯通,形成空腔。
需要说明的是,本实施例的MEMS麦克风的第一开口与第二开口也可以不贯通,本领域的技术人员可以根据实际需要选择本实施例的MEMS麦克风的第一开口与第二开口贯通与否,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
可选的,第一实施例的MEMS麦克风形成方法还包括挡板的形成步骤,所述挡板用于防止所述敏感薄膜和所述固定电极粘连。
具体地,所述第一顶层电极可以为单一覆层或者堆叠结构;所述第二顶层电极可以为单一覆层或者堆叠结构。
在本发明的一实施例中,所述第一顶层电极可以为铝、金等金属或者包含铝或者金的金属合金,所述第二顶层电极可以为铝、金等金属或者包含铝或者金的金属合金,通过金属或合金的第一顶层电极与金属或合金的第二顶层电极熔化焊接,形成有所述敏感薄膜、所述固定电极的第一衬底为第一基底,具有电路的第二衬底为第二基底,第一顶层电极为第一导电粘合结构,第二顶层电极为第二导电粘合结构,通过第一顶层电极和第二顶层电极将具有MEMS麦克风的第一衬底面对面贴合在一起。
在本发明的另一实施例中,所述第一顶层电极包括:形成在所述介质层表面的多晶硅电极层和位于多晶硅电极层表面的粘附层,所述粘附层为铝、金等金属或者包含铝或者金的金属合金,所述第二顶层电极为单一覆层或者堆叠结构,且所述第二顶层电极的材料为导电材料,通过所述第一顶层电极的粘附层,将具有电路的第二衬底与形成有MEMS麦克风的第一衬底面对面贴合在一起。
在本发明的另一实施例中,所述第一顶层电极可以为单一覆层或者堆叠结构,且所述第一顶层电极的材料为导电材料;所述第二顶层电极包括:形成所述第二衬底第三表面的电极层和位于电极层表面的粘附层;通过所述第二顶层电极的粘附层,将具有电路的第二衬底与形成有MEMS麦克风的第一衬底面对面贴合在一起。
本发明实施例提供的MEMS麦克风及其形成方法通过第一顶层电极和第二顶层电极将第一基底和第二基底粘合,将具有电路的第二基底与具有MEMS麦克风的第一基底通过第一顶层电极和第二顶层电极面对面形成在一起,且所述第一顶层电极与第二顶层电极相对;采用本发明实施例形成的MEMS麦克风体积小,性能高本发明实施例的MEMS麦克风及其形成方法不但制造工艺和封装工艺简单,且体积小,信噪比性能优良,抗干扰能力高。
采用上述的MEMS麦克风形成方法形成的MEMS麦克风,包括:第一衬底;
位于所述第一衬底表面的介质层;
位于所述介质层表面的第一顶层电极;
位于所述第一顶层电极表面的第二顶层电极;
位于所述第二顶层电极表面的第二衬底,所述第二衬底内形成有电路;
贯穿所述第一衬底和位于第二衬底内的空腔;
位于所述空腔内的所述敏感薄膜;
位于所述空腔内、与所述敏感薄膜相对的固定电极,所述固定电极内形成有贯穿所述固定电极的通孔。
具体的,所述第一顶层电极为单一覆层或者堆叠结构;当第一顶层电极为单一覆层时,所述第一顶层电极材料为铝、锗、铜、金,或者为金锡合金、铝锗合金等。
当第一顶层电极为堆叠结构时,所述第一顶层电极包括:形成在所述介质层表面的多晶硅电极层和位于多晶硅电极层表面的粘附层。
所述第二顶层电极为单一覆层或者堆叠结构;当第二顶层电极为单一覆层时,所述第二顶层电极材料为铝、锗、铜、金,或者为金锡合金、铝锗合金等。
当第二顶层电极为堆叠结构时,所述第二顶层电极包括:形成所述第二基底第三表面的电极层和位于电极层表面的粘附层。
所述MEMS麦克风还包括:位于所述第一衬底表面的多个连接电极,且所述连接电极与所述敏感薄膜位于同一层。
所述MEMS麦克风还包括:位于所述介质层内且与所述连接电极电连接的导电插塞;所述导电插塞的材料与所述固定电极的材料相同,且所述导电插塞的材料和固定电极的材料为多晶硅。
还需要说明的是,当第一顶层电极为堆叠结构时,所述第一顶层电极的多晶硅电极层与固定电极位于同一层且材料相同。
本发明实施例提供的MEMS麦克风体积小,性能高,信噪比性能优良,抗干扰能力高。
第二实施例
下面结合第二实施例对本发明的MEMS麦克风的形成方法做详细说明,图4为本发明第二实施例的MEMS麦克风的形成方法的流程示意图,包括:
步骤S201,提供第一衬底,所述第一衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;
步骤S202,在所述第一衬底的第一表面形成敏感薄膜、多个连接电极;
步骤S203,形成覆盖所述敏感薄膜和多个连接电极的介质层;
步骤S204,在所述介质层内形成有多个第一通孔,所述第一通孔与连接电极相对;
步骤S205,在介质层表面形成多晶硅层且所述多晶硅层填充所述第一通孔;
步骤S206,刻蚀所述多晶硅层形成与所述敏感薄膜相对的固定电极、与第一通孔相对的顶层电极;且所述固定电极具有贯穿所述固定电极的第二通孔;
步骤S207,在所述顶层电极表面形成粘合层,形成第一顶层电极;
步骤S208,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底第三表面形成有第二顶层电极,且所述第二顶层电极位置与第一顶层电极相对;
步骤S209,将所述第二顶层电极与第一顶层电极对齐,通过粘合层粘合;
步骤S210,沿第二表面去除部分第一衬底,形成第一开口;
步骤S211,沿所述第四表面去除部分第二衬底,形成第二开口;
步骤S212,沿第一开口和/或第二开口去除与第一开口相对的所述介质层,直至第一开口与第二开口贯通,形成空腔。
图5至图16为本发明提供的第二实施例的MEMS麦克风的形成方法过程图。
执行步骤S201,请参考图5,提供第一衬底200,所述第一衬底200具有第一表面I和与第一表面I相对的第二表面II。
所述第一衬底200可以为单晶的半导体材料,比如所述第一衬底200可以为单晶硅、单晶锗硅、单晶的半导体材料(比如II-VI族、III-V族化合物半导体),所述第一衬底200也可以为非晶衬底材料或者多晶衬底材料。
作为本发明的一个实施例,所述第一衬底200为上表面形成有绝缘层201的单晶硅衬底202,所述第一衬底200的第一表面I的绝缘层201的上表面,所述第一衬底200的第二表面II为单晶硅衬底202的下表面,所述绝缘层201用于隔离后续步骤形成的敏感薄膜和多个连接电极。
所述绝缘层201的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅,所述绝缘层201的形成工艺为沉积工艺或者热氧化工艺,在本实施例中,所述绝缘层201的材料可以为氧化硅,采用热氧化工艺对单晶硅衬底202进行第一表面氧化形成,本领域的技术人员可以根据待形成MEMS麦克风选择所述绝缘层201的厚度和材料,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
执行步骤S202,请参考图6,在所述第一衬底200的第一表面I形成敏感薄膜210、多个连接电极211。
所述敏感薄膜210用于和后续形成固定电极形成电容,且所述敏感薄膜210可以在声信号的作用下振动,将声信号转换为电信号;所述敏感薄膜210的材料为低应力多晶硅,所述敏感薄膜210的形状为方形、圆形或者其他形状,本领域的技术人员可以根据待形成MEMS麦克风选择适应的形状,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围;还需要说明的是,由于选择低应力多晶硅来形成敏感薄膜210,使得采用低应力多晶硅的敏感薄膜210的MEMS麦克风能够进一步减小尺寸,从而降低生产成本。
所述连接电极211为用于电连接MEMS麦克风的敏感薄膜210,所述连接电极211材料选自导电材料,所述连接电极211形成的位置、数量以及形状可以视具体的MEMS麦克风而定,本领域的技术人员可以根据待形成MEMS麦克风选择在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
还需要说明的是,在本实施例中,所述连接电极211的材料可以选择与所述敏感薄膜210材料相同,即为低应力多晶硅,从而可以与所述敏感薄膜210在同一沉积和刻蚀工艺中完成,以节约工艺步骤。
具体所述连接电极211和所述敏感薄膜210形成步骤包括:在所述基底200的第一表面I采用化学气相沉积工艺沉积低应力多晶硅薄膜(未图示),在所述低应力多晶硅薄膜表面形成光刻胶层(未图示),采用与所述连接电极211和所述敏感薄膜210相对的掩膜版对所述光刻胶层进行曝光、显影,形成光刻胶图形,以所述光刻胶图形为掩膜,采用等离子刻蚀工艺去除所述低应力多晶硅薄膜直至暴露出所述基底200,形成所述连接电极211和所述敏感薄膜210,本实施例的所述连接电极与所述敏感薄膜由于采用刻蚀同一多晶硅薄膜形成,故位于同一层。
当所述连接电极211和所述敏感薄膜210的材料不同时,可以采用先形成所述连接电极211、之后形成所述敏感薄膜210;或者先形成所述敏感薄膜210、之后形成所述连接电极211的方式,在这里就不再赘述。
还需要说明的是,为提高所述连接电极211和所述敏感薄膜210的导电特性,降低所述敏感薄膜210的应力,在形成低应力多晶硅薄膜时或之后,还可以对所述低应力多晶硅薄膜进行掺杂,以降低所述连接电极211和所述敏感薄膜210的电阻,并对所述低应力多晶硅薄膜进行退火,以降低所述敏感薄膜210的应力;所述掺杂工艺可以选用离子注入工艺或者原位沉积掺杂工艺,所述退火可以选用快速退火或者管式炉退火。
执行步骤S203,请参考图7,形成覆盖所述敏感薄膜210和多个连接电极211的介质层220。
所述介质层220材料为与所述敏感薄膜210和连接电极211具有选择刻蚀特性的材料,具体地,所述介质层220材料为氧化硅。
所述介质层220用于在后续的步骤中在介质层内形成空腔,即所述介质层220与空腔相对的部分作为牺牲层,在后续的工艺步骤中所述牺牲层会被除去;而所述介质层220保留的部分用于电隔离连接电极211与后续形成的导电电极。
所述介质层220的形成工艺为沉积工艺,优选为化学气相沉积。
执行步骤S204,请参考图8,在所述介质层220内形成有多个第一通孔221,所述第一通孔221与连接电极211相对。
所述第一通孔221在填充导电材料后形成导电插塞,用于电连接连接电极211和与连接电极211相对的位于其他层的电极。
所述第一通孔221的具体形成步骤为:在所述介质层220表面形成光刻胶层(未图示);以与所述第一通孔221相对的掩膜版为掩膜,对所述光刻胶层进行曝光、显影,形成光刻胶图形;以所述光刻胶图形为掩膜,刻蚀所述介质层220形成所述第一通孔221,所述刻蚀工艺可以为湿法刻蚀工艺或者等离子体刻蚀工艺;在形成第一通孔221之后,去除所述光刻胶图形,去除工艺可以为灰化工艺。
执行步骤S205,请参考图9,在所述介质层220表面形成多晶硅层230且所述多晶硅层230填充所述第一通孔221。
填充在所述第一通孔221内的多晶硅层230形成导电插塞223,形成在所述介质层220表面的多晶硅层230在后续的工艺步骤中用于形成固定电极和第一顶层电极,从而能够采用一次沉积工艺形成导电插塞223和多晶硅层230,节约工艺步骤。
需要说明的是,在本实施例中,采用一次沉积工艺形成导电插塞223和多晶硅层230,因此,所述导电插塞的材料与后续的第一顶层电极和固定电极的材料相同,都为多晶硅。
在其他的实施例中,也可以在所述第一通孔221填充导电物质,然后再在所述介质层220表面形成导电材料层;本领域的技术人员可以根据具体的工艺要求来选择相适应的工艺方法,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
执行步骤S206,请参考图10,刻蚀所述多晶硅层230形成与所述敏感薄膜210相对的固定电极232、与第一通孔221相对的顶层电极234;且所述固定电极232具有贯穿所述固定电极232的第二通孔233。
具体包括,在所述多晶硅层230表面形成光刻胶层,采用与固定电极232和顶层电极234相对的掩膜版对所述光刻胶层进行曝光、显影形成光刻胶图形,以所述光刻胶图形为掩膜,刻蚀所述多晶硅层230形成固定电极232和第一顶层电极234,所述固定电极232内形成有多个贯穿所述固定电极232的通孔233,所述顶层电极234与所述导电插塞223电连接,去除光刻胶图形,需要说明的是,由于顶层电极234和固定电极232是对同一多晶硅层230刻蚀形成的,因此,所述顶层电极234与固定电极232位于同一层。
所述固定电极232用于与之前形成的敏感薄膜210形成电容,并将电容感应到的声信号转换成电信号。
所述固定电极232之间形成有贯穿所述固定电极232的第二通孔233,所述第二通孔233用于传送声信号,使得声信号能够通过固定电极232而不被隔绝,从而让敏感薄膜210能够感应声信号。
执行步骤S207,请参考图11,在所述顶层电极234表面形成粘合层235,形成第一顶层电极。
所述粘合层235用于粘合第一基底200和后续的第二基底。
所述粘合层235为导电粘性材料,比如所述粘合层235材料为铝、锗、铜、金,或者为金锡合金、铝锗合金等。
根据粘合层235选用的材料,采用电子束蒸发、溅射或者电镀工艺,在所述顶层电极234表面形成粘合层235。
所述粘合层235和顶层电极234构成本实施例中的第一顶层电极。
执行步骤S208,请参考图12,提供形成有电路或连线的第二衬底300,所述第二衬底300具有第三表面III和第四表面IV,所述第二衬底300的第三表面III形成有第二顶层电极301,且所述部分第二顶层电极301位置与第一顶层电极234相对。
所述第二衬底300可以为单晶的半导体材料,比如所述第二衬底300可以为单晶硅、单晶锗硅等单晶的半导体材料。
所述形成在第二衬底300内的电路(未图示)作用为驱动所述MEMS麦克风和对MEMS麦克风输出的信号进行处理,即当MEMS麦克风接受声音信号时,所述敏感薄膜210能够感应声信号,并通过与所述敏感薄膜210或者固定电极232电连接的连接电极传送至电路,并由电路进行处理。
所述电路可以为CMOS电路,形成工艺为标准的CMOS电路形成工艺,在这里不再赘述,本领域的技术人员可以根据MEMS麦克风的设计和参数,选择适应的CMOS电路;当然所述电路也可以为其他的形成在第二衬底300内的驱动所述MEMS麦克风和对MEMS麦克风输出信号处理的电路,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
所述第二衬底300第三表面III形成有第二顶层电极301,第二顶层电极301通过位于所述第二衬底300内的导电插塞与所述CMOS电路相连,还需要说明的是,所述第二顶层电极301部分位置与第一顶层电极相对,用于与第一顶层电极粘合,将所述第一基底和第二基底面对面粘合在一起,形成电连接的结构。
所述第二顶层电极301为现有的半导体工艺,采用在所述第二衬底300第三表面III形成导电材料层,并采用光刻工艺,去除多余的导电材料层,形成所述第二顶层电极301。
执行步骤S209,请参考图13,将所述第二顶层电极301与第一顶层电极对齐,通过粘合层235粘合所述第二顶层电极301与第一顶层电极。
由之前的步骤可知,所述粘合层235为导电粘性材料,以所述粘合层235为金锡合金为例,将所述第二顶层电极301与第一顶层电极对齐并进行退火,使得所述第二顶层电极301与第一顶层电极粘合在一起。
在本实施例中,所述第一顶层电极与所述第二顶层电极301相对,本步骤作用为将所述第一基底和第二基底粘合且通过所述第二顶层电极301与第一顶层电极将所述CMOS电路与MEMS麦克风电连接,而不需要额外的wire-bonding工艺。
执行步骤S210,请参考图14,沿第二表面II去除部分第一衬底200,形成第一开口240。
所述第一开口240用于所述MEMS麦克风的声音信号传输口,将声音信号传输至MEMS麦克风的所述敏感薄膜210。
所述第一开口240的形成工艺为刻蚀工艺,具体可以为湿法刻蚀或者干法刻蚀。
去除第一衬底200的深度本领域的技术人员可以根据具体工艺要求设定,所述第一开口可以暴露出所述敏感薄膜210,即贯穿所述第一基底200,上述贯穿所述第一衬底200的优点为工艺简单,后续不需要额外去除剩余的所述第一衬底200。
而在本实施例中,步骤S210形成的所述第一开口240暴露出所述绝缘层201,即所述第一开口240贯穿所述单晶硅衬底202,本实施例形成的所述第一开口240没有贯穿所述第一衬底200,还保留所述绝缘层201,这是由于刻蚀第一开口240的工艺通常为快速刻蚀工艺,刻蚀速率比较快,如果在刻蚀时暴露出所述敏感薄膜210,由于刻蚀速率过快,所述敏感薄膜210很容易受损伤,导致形成的MEMS麦克风性能低下,而本实施例的优点为所述绝缘层201可以保护所述敏感薄膜210,使得所述敏感薄膜210在刻蚀工艺中不受损伤,而在后续的刻蚀控制性强的刻蚀步骤中去除所述绝缘层201,从而兼顾工艺步骤的效率和提高工艺的良率。
具体步骤为:在所述第二表面II形成与第一开口240相对的光刻胶图形,以所述光刻胶图形为掩膜刻蚀所述第一基底200,直至暴露出所述绝缘层201,形成第一开口240。
执行步骤S211,请参考图15,沿所述第四表面IV去除部分第二衬底300,形成贯穿第二衬底300的第二开口310。
所述第二开口310用于形成声音信号的传输通道。
所述第二开口310的形成工艺为刻蚀工艺,具体可以为湿法刻蚀或者干法刻蚀。
在本实施例中,具体工艺步骤为:在第四表面IV形成与第二开口310相对的光刻胶图形,以所述光刻胶图形为掩膜刻蚀所述第二衬底300,直至完全暴露出所述固定电极232,形成第二开口310。
执行步骤S212,请参考图16,沿第一开口240和/或第二开口310去除与第一开口240相对的所述介质层220,直至第一开口240与第二开口310贯通,形成空腔320。
需要说明的是,在去除介质层220的同时可以将保护所述敏感薄膜210的所述绝缘层201去除,由于该去除工艺选择性比较强,而不会损伤所述敏感薄膜210。
所述空腔320用于为所述敏感薄膜210提供空间,使得所述敏感薄膜210能够在空腔320内振动。
采用上述MEMS麦克风封装结构的形成方法形成的MEMS麦克风,请参考图16,包括:
第一衬底200;形成在所述第一衬底200表面的多个连接电极211;覆盖所述连接电极211的介质层220;位于所述介质层220内且与所述连接电极211电连接的导电插塞223;位于所述介质层220表面且与所述导电插塞223电连接的第一顶层电极234;位于所述第一顶层电极234表面的粘合层235;位于粘合层235表面、与所述第一顶层电极234相对的第二顶层电极301;位于所述第二顶层电极301表面的第二衬底300,所述第二衬底300内形成有电路;贯穿所述第一衬底200和第二衬底300的空腔320;位于所述空腔320内且与所述连接电极211位于同一层的所述敏感薄膜210;位于所述空腔320内、与所述敏感薄膜210相对且与第一顶层电极234位于同一层的固定电极232,所述固定电极232内形成有贯穿所述固定电极232的第二通孔233。
所述第一衬底200材料为单晶的半导体材料,比如所述第一衬底200可以为单晶硅、单晶锗硅等半导体材料,或所述第一衬底200可以为非晶或多晶的衬底,比如为玻璃基底。
所述敏感薄膜210材料为低应力多晶硅;所述连接电极211为用于电连接MEMS麦克风的敏感薄膜210,所述连接电极211材料选自导电材料。
所述第一顶层电极234、所述导电插塞223的材料和固定电极232的材料为多晶硅。
所述第二衬底300可以为单晶的半导体材料,比如所述第二衬底300可以为单晶硅、单晶锗硅等单晶的半导体材料。
所述第二衬底300内的形成有电路或连线(未图示),所述电路作用为驱动所述MEMS麦克风,即当MEMS麦克风接受声音信号时,所述敏感薄膜210能够感应声信号,并通过与所述敏感薄膜210或者固定电极232电连接的连接电极传送至电路,并由电路进行处理;所述电路可以为CMOS电路。
还需要说明的是,第二实施例形成的MEMS麦克风还可以包括:挡板(未图示),所述挡板用于防止所述敏感薄膜和所述固定电极粘连;所述挡板的形成方法可以参考现有的MEMS麦克风挡板的形成方法,在这里不再赘述。
本发明提供的MEMS麦克风及其形成方法采用将具有电路的第二基底与形成有MEMS麦克风的第一基底通过第一顶层电极234和第二顶层电极301面对面封装在一起,且所述第一顶层电极234与第二顶层电极301相对;采用本发明形成的MEMS麦克风结构体积小,本实施例的形成的MEMS麦克风及其形成方法不但制造工艺和封装工艺简单,且体积小,信噪比性能优良,抗干扰能力高。
第三实施例
下面结合第三实施例对本发明的MEMS麦克风的形成方法做详细说明,图17为本发明第三实施例的MEMS麦克风的形成方法的流程示意图,包括:
步骤S301,提供第一衬底,所述第一衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;
步骤S302,在所述第一衬底的第一表面形成敏感薄膜、多个连接电极;
步骤S303,形成覆盖所述敏感薄膜和多个连接电极的介质层;
步骤S304,在所述介质层内形成有多个第一通孔,所述第一通孔与连接电极相对;
步骤S305,在介质层表面形成多晶硅层且所述多晶硅层填充所述第一通孔;
步骤S306,刻蚀所述多晶硅层形成与所述敏感薄膜相对的固定电极、与第一通孔相对的第一顶层电极;且所述固定电极具有贯穿所述固定电极的第二通孔;
步骤S307,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底第三表面形成有顶层电极;
步骤S308,在所述顶层电极表面形成粘合层,形成第二顶层电极,且所述第二顶层电极位置与第一顶层电极相对;
步骤S309,将所述第二顶层电极与第一顶层电极对齐,通过粘合层粘合所述第二顶层电极与第一顶层电极;
步骤S310,沿第二表面去除部分第一衬底,形成第一开口;
步骤S311,沿所述第四表面去除部分第二衬底,形成第二开口;
步骤S312,沿第一开口和/或第二开口去除与第一开口相对的所述介质层,直至第一开口与第二开口贯通,形成空腔。
本实施例的具体步骤的形成工艺可以参考第二实施例的具体形成工艺,需要说明的是,本实施例与第一实施例不同在于:粘合层形成在第二衬底的顶层电极上,所述第二衬底的顶层电极和位于顶层电极的粘合层构成第二顶层电极,并通过与第一顶层电极相对的第二顶层电极将第一基底和第二基底面对面封装在一起,本实施例的形成的MEMS麦克风及其形成方法不但制造工艺和封装工艺简单,且体积小,信噪比性能优良,抗干扰能力高。
第四实施例
下面结合第四实施例对本发明的MEMS麦克风的形成方法做详细说明,图18为本发明第四实施例的MEMS麦克风的形成方法的流程示意图,包括:
步骤S401,提供第一衬底,所述第一衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;
步骤S402,在所述第一衬底的第一表面形成敏感薄膜、多个连接电极;
步骤S403,形成覆盖所述敏感薄膜和多个连接电极的介质层;
步骤S404,在所述介质层内形成有多个第一通孔,所述第一通孔与连接电极相对;
步骤S405,在介质层表面形成多晶硅层且所述多晶硅层填充所述第一通孔;
步骤S406,刻蚀所述多晶硅层形成与所述敏感薄膜相对的固定电极,且所述固定电极具有贯穿所述固定电极的第二通孔;
步骤S407,在介质层表面形成与第一通孔相对的金属第一顶层电极;
步骤S408,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底的第三表面形成有第二顶层电极;
步骤S409,将所述第二顶层电极与第一顶层电极对齐并粘合;
步骤S410,沿第二表面去除部分第一衬底,形成第一开口;
步骤S411,沿所述第四表面去除部分第二衬底,形成第二开口;
步骤S412,沿第一开口和/或第二开口去除与第一开口相对的所述介质层,直至第一开口与第二开口贯通,形成空腔。
其中,步骤S401至步骤S405请参考第二实施例的步骤S201至步骤S405,步骤S406请参考第二实施例的步骤S206的相对的固定电极和第二通孔的形成步骤。
之后,执行步骤S407,形成与第一通孔相对的金属第一顶层电极。
在本实施例中,金属第一顶层电极不与固定电极在同一沉积、刻蚀工艺中形成,而是通过额外的物理气相沉积工艺在介质层表面形成与第一通孔相对的金属第一顶层电极,所述金属第一顶层电极的材料为铝、锗、铜、金,或者为金锡合金、铝锗合金等。
之后,执行步骤S408,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底第三表面形成有第二顶层电极;
所述第二衬底可以为单晶的半导体材料,比如所述第二基底可以为单晶硅、单晶锗硅等单晶的半导体材料。
所述形成在第二衬底内的电路(未图示)作用为驱动所述MEMS麦克风和对MEMS麦克风输出的信号进行处理,即当MEMS麦克风接受声音信号时,所述敏感薄膜能够感应声信号,并通过与所述敏感薄膜或者固定电极电连接的连接电极传送至电路,并由电路进行处理。
所述电路可以为CMOS电路,形成工艺为标准的CMOS电路形成工艺,在这里不再赘述,本领域的技术人员可以根据MEMS麦克风的设计和参数,选择适应的CMOS电路;当然所述电路也可以为其他的形成在第二衬底内的驱动所述MEMS麦克风和对MEMS麦克风输出信号处理的电路,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
所述第二衬底的第三表面形成有第二顶层电极,第二顶层电极通过位于所述第二衬底内的导电插塞与所述CMOS电路相连,还需要说明的是,所述第二顶层电极部分位置与第一顶层电极相对,用于与第一顶层电极粘合,将所述第一基底和第二基底面对面粘合在一起,形成电连接的结构。
在本实施例中,所述第二顶层电极材料为铝、锗、铜、金,或者为金锡合金、铝锗合金等,形成工艺为物理气相沉积工艺;使得所述第二顶层电极与第一顶层电极不需要额外的粘合层而粘合在一起。
之后,执行步骤S409,将所述金属第二顶层电极与第一顶层电极对齐并粘合。
由之前步骤叙述可知,所述金属第二顶层电极和第一顶层电极材料为铝、锗、铜、金,或者为金锡合金、铝锗合金等,将所述第二顶层电极与第一顶层电极对齐并进行退火,使得所述第二顶层电极与第一顶层电极粘合在一起。
步骤S410至步骤S412请参考第一实施例的步骤S210至步骤S212。
本实施例提供的MEMS麦克风及其形成方法采用将具有电路的第二基底与具有MEMS麦克风的第一基底通过第一顶层电极234和第二顶层电极301面对面封装在一起,且所述第一顶层电极234与第二顶层电极301相对;采用本发明实施例形成的MEMS麦克风结构体积小,本实施例的形成的MEMS麦克风及其形成方法不但制造工艺和封装工艺简单,且体积小,信噪比性能优良,抗干扰能力高。
第五实施例
下面结合第五实施例对本发明的MEMS麦克风的形成方法做详细说明,图19为本发明第五实施例的MEMS麦克风的形成方法的流程示意图,包括:
步骤S501,提供第一衬底,所述第一衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;
步骤S502,在所述第一衬底的第一表面形成敏感薄膜、多个连接电极;
步骤S503,形成覆盖所述敏感薄膜和多个连接电极的介质层;
步骤S504,在所述介质层内形成有多个第一通孔,所述第一通孔与连接电极相对;
步骤S505,在介质层表面形成多晶硅层且所述多晶硅层填充所述第一通孔;
步骤S506,刻蚀所述多晶硅层形成与所述敏感薄膜相对的固定电极、与第一通孔相对的顶层电极;且所述固定电极具有贯穿所述固定电极的第二通孔;
步骤S507,在所述介质层表面形成压焊板片;
步骤S508,在所述顶层电极表面形成粘合层,形成第一顶层电极;
步骤S509,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底第三表面形成有第二顶层电极,且所述第二顶层电极位置与第一顶层电极相对;
步骤S510,将所述第二顶层电极与第一顶层电极对齐,通过粘合层粘合所述第二顶层电极与第一顶层电极;
步骤S511,沿第二表面去除部分第一衬底,形成第一开口,所述第一开口暴露出所述敏感薄膜;
步骤S512,沿所述第四表面去除部分第二衬底,形成与所述第一开口相对的第二开口以及暴露出所述压焊板片的第四开口;
步骤S513,沿第一开口和/或第二开口去除与第一开口相对的所述介质层,直至第一开口与第二开口贯通,形成空腔。
具体地,步骤S501至步骤S506请参考第二实施例的步骤S201至步骤S206、图5至图10。
请参考图20,执行步骤S507,在所述介质层220表面形成压焊板片236。
具体地,所述压焊板片236用途是为MEMS麦克风提供电连接平台,并且由于所述压焊板片236面积较大且需要承受一定的压焊压力,所述压焊板片材料通常为金属,所述压焊板片236的形成工艺可以为采用物理气相沉积工艺沉积金属层(未图示),并对所述金属层进行光刻胶图案化,并进行刻蚀,形成压焊板片236;具体压焊板片236的形成步骤本领域的技术人员根据具体MEMS麦克风产品的需要,参考现有的压焊板片形成步骤。
在形成压焊板片236之后,步骤S508至步骤S511可以参考相对的第二实施例中的步骤S207至S210,图11至图16。
在步骤S511之后,执行步骤S512,请参考图21,沿所述第四表面IV去除部分第二衬底300,形成与所述第一开口240相对的第二开口310以及暴露出所述压焊板片236的第四开口311。
具体地,在所述第二表面IV形成光刻胶图形,所述光刻胶图形与第二开口310和第四开口311相对;以所述光刻胶图形为掩膜,刻蚀所述第二衬底300,在同一刻蚀工艺中形成第二开口310和第四开口311。
需要说明的是,由于本实施例中MEMS麦克风设计的特点,第二开口310和第四开口311的深度相同,故第二开口310和第四开口311能够在同一刻蚀工艺中完成,从而可以节约工艺步骤,降低生产成本。
执行步骤S513,请参考图22,沿第一开口240和/或第二开口310去除与第一开口240相对的所述介质层220,直至第一开口240与第二开口310贯通,形成空腔320。
请参考第二实施例的相应的步骤,在这里不再赘述。
请参考图22,采用第五实施例的形成方法形成的MEMS麦克风,包括:
第一基底200;形成在所述第一基底200表面的多个连接电极211;覆盖所述连接电极211的介质层220;位于所述介质层220内且与所述连接电极211电连接的导电插塞223;位于所述介质层220表面且与所述导电插塞223电连接的第一顶层电极234;位于所述介质层220表面的压焊板片236;位于所述第一顶层电极234表面的粘合层235;位于粘合层235表面、与所述第一顶层电极234相对的第二顶层电极301;位于所述第二顶层电极301表面的第二基底300,所述第二基底300内形成有电路;贯穿所述第一基底200和第二基底300的空腔320;位于所述空腔320内且与所述连接电极211位于同一层的所述敏感薄膜210;位于所述空腔320内、与所述敏感薄膜210相对且与第一顶层电极234位于同一层的固定电极232,所述固定电极232内形成有贯穿所述固定电极232的第二通孔233;第四开口311,所述第四开口311暴露出所述压焊板片236。
本发明第五实施例形成的MEMS麦克风具有形成位于所述介质层220表面的压焊板片236,且所述压焊板片236被所述第四开口311暴露出来,在后续的封装工艺中不需要额外的去形成暴露的压焊板片,节约封装工艺步骤,成本低廉。
第六实施例
下面结合第六实施例对本发明的MEMS麦克风的形成方法做详细说明,图23为本发明第六实施例的MEMS麦克风的形成方法的流程示意图,包括:
步骤S601,提供第一衬底,所述第一衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面;
步骤S602,在所述第一衬底的第一表面形成敏感薄膜、多个连接电极;
步骤S603,形成覆盖所述敏感薄膜和多个连接电极的介质层;
步骤S604,在所述介质层内形成有多个第一通孔,所述第一通孔与连接电极相对;
步骤S605,在介质层表面形成多晶硅层且所述多晶硅层填充所述第一通孔;
步骤S606,刻蚀所述多晶硅层形成与所述敏感薄膜相对的固定电极、与第一通孔相对的顶层电极;且所述固定电极具有贯穿所述固定电极的第二通孔;
步骤S607,在所述顶层电极表面形成粘合层,形成第一顶层电极;
步骤S608,提供形成有电路的第二衬底,所述第二衬底具有第三表面和第四表面,所述第二衬底第三表面形成有第二顶层电极和压焊板片;
步骤S609,将所述第二顶层电极与第一顶层电极对齐,通过粘合层粘合所述第二顶层电极与第一顶层电极;
步骤S610,在沿所述第四表面去除部分第二衬底,形成暴露所述固定电极的第二开口;
步骤S611,沿第二表面去除部分第一衬底,形成与所述第二开口贯通的第一开口以及暴露出所述压焊板片的第三开口;
具体地,步骤S601至步骤S607请参考第二实施例的步骤S201至步骤S207、图5至图11。
之后,执行步骤S608,请参考图24,提供形成有电路(未图示)的第二衬底300,所述第二衬底300具有第三表面III和第四表面IV,所述第二衬底300第三表面III形成有第二顶层电极301和压焊板片302。
所述第二衬底300可以为单晶的半导体材料,比如所述第二衬底300可以为单晶硅、单晶锗硅等单晶的半导体材料。
所述形成在第二衬底300内的电路(未图示)作用为驱动所述MEMS麦克风和对MEMS麦克风输出的信号进行处理,即当MEMS麦克风接受声音信号时,所述敏感薄膜210能够感应声信号,并通过与所述敏感薄膜210或者固定电极232电连接的连接电极传送至电路,并由电路进行处理。
所述电路可以为CMOS电路,形成工艺为标准的CMOS电路形成工艺,在这里不再赘述,本领域的技术人员可以根据MEMS麦克风的设计和参数,选择适应的CMOS电路;当然所述电路也可以为其他的形成在第二衬底300内的驱动所述MEMS麦克风和对MEMS麦克风输出信号处理的电路,在此特意说明,不应过分限制本发明的保护范围。
所述第二衬底300第三表面III形成有第二顶层电极301,第二顶层电极301通过位于所述第二衬底300内的导电插塞与所述CMOS电路相连,还需要说明的是,所述第二顶层电极301部分位置与第一顶层电极相对,用于与第一顶层电极粘合,将所述第一基底和第二基底面对面粘合在一起,形成电连接的结构。
所述第二顶层电极301为现有的半导体工艺,采用在所述第二衬底300第三表面III形成导电材料层,并采用光刻工艺,去除多余的导电材料层,形成所述第二顶层电极301。
需要说明的是,对比第二实施例,本实施例在步骤S608中还额外形成MEMS麦克风的压焊板片(Bonding Pad)302。
具体地,所述压焊板片302用途是为MEMS麦克风提供电连接平台,并且由于所述压焊板片302面积较大且需要承受一定的压焊压力,所述压焊板片302材料通常为金属,所述压焊板片302的形成工艺可以为采用物理气相沉积工艺沉积金属层(未图示),并对所述金属层进行光刻胶图案化,并进行刻蚀,形成压焊板片302;具体压焊板片302的形成步骤本领域的技术人员根据具体MEMS麦克风产品的需要,参考现有的压焊板片形成步骤。
执行步骤S609,请参考图25,将所述第二顶层电极301与第一顶层电极324对齐,通过粘合层325粘合所述第二顶层电极301与第一顶层电极324。
所述粘合层325材料为导电粘合材料,具体地,将所述粘合层325形成在所述第二顶层电极301表面或者第一顶层电极324,并将所述第二顶层电极301与第一顶层电极324粘合。
执行步骤S610,请参考图26,在沿所述第四表面IV去除部分第二衬底300,形成暴露所述固定电极的第二开口310。
具体地,在所述第四表面IV形成光刻胶层(未图示),对所述光刻胶层进行曝光显影,在所述光刻胶层内形成与所述第二开口310相对的光刻胶图形,以所述形成有光刻胶图形的光刻胶层为掩膜,刻蚀所述第二衬底300,直至形成暴露出所述固定电极的第二开口310。
执行步骤S611,请参考图27,沿第二表面II去除部分第一衬底200,形成与所述第二开口310贯通的第一开口410以及暴露出所述压焊板片302的第三开口411。
具体地,在所述第二表面II形成光刻胶(未图示),对所述光刻胶层进行曝光显影,在所述光刻胶层内形成与所述第一开口410和第三开口411相对的光刻胶图形,以所述形成有光刻胶图形的光刻胶层为掩膜,刻蚀所述第一衬底200,直至形成所述第一开口410和第三开口411,且所述第二开口310与第一开口410贯通以及第三开口411暴露出所述压焊板片302。
需要说明的是,由于本实施例的设计,使得第一开口410和第二开口411深度相同,所述第一开口410和第三开口411可以在同一工艺中形成,节约工艺步骤,降低生产成本。
本发明的第五实施例的形成方法形成的MESM麦克风,请参考图27,包括:
第一衬底200;形成在所述第一衬底200表面的多个连接电极211;覆盖所述连接电极211的介质层220;位于所述介质层220内且与所述连接电极211电连接的导电插塞223;位于所述介质层220表面且与所述导电插塞223电连接的第一顶层电极234;位于所述第一顶层电极234表面的粘合层235;位于粘合层235表面、与所述第一顶层电极234相对的第二顶层电极301;压焊板片302,位于所述第二顶层电极301和压焊板片302表面的第二衬底300,所述第二衬底300内形成有电路;贯穿所述第一基底200和第二基底300的、由第一开口410和第二开口310空腔;位于所述空腔内且与所述连接电极211位于同一层的所述敏感薄膜210;位于所述空腔320内、与所述敏感薄膜210相对且与第一顶层电极234位于同一层的固定电极232,所述固定电极232内形成有贯穿所述固定电极232的第二通孔233;形成在所述第一基底200内的第三开口411,且所述第三开口411暴露出压焊板片。
本发明的第五实施例形成的MEMS麦克风具有形成在所述第二衬底300表面的压焊板片,且所述压焊板片被所述第三开口411暴露出来,在后续的封装工艺中不需要额外的去形成暴露的压焊板片,节约封装工艺步骤,成本低廉。
第七实施例
请参考图28,本发明第七实施例的MEMS麦克风包括:第一衬底200;形成在所述第一衬底200表面的多个连接电极211;覆盖所述连接电极211的介质层220;位于所述介质层220内且与所述连接电极211电连接的导电插塞223;位于所述介质层220表面且与所述导电插塞223电连接的第一顶层电极234;位于所述第一顶层电极234表面的粘合层235;位于粘合层235表面、与所述第一顶层电极234相对的第二顶层电极301;位于所述第二顶层电极301表面的第二衬底300,所述第二衬底300内形成有电路;贯穿所述第一衬底200和第二衬底300的空腔320;位于所述空腔320内且与所述连接电极211位于同一层的固定电极232,所述固定电极232内形成有贯穿所述固定电极232的第二通孔233;位于所述空腔320内、与所述固定电极232相对且与第一顶层电极234位于同一层的敏感薄膜210。
本发明第七实施例的MEMS麦克风与第二实施例形成的麦克风其他部件都相同,区别在于所述固定电极232和所述敏感薄膜210的位置相反。本实施例的形成方法也请参考相应的第二实施例的形成方法,但是在形成所述固定电极232电极的步骤和敏感薄膜210的步骤相应调整即可。
还需要说明的是,第二、三、四、五、六实施例也可以相应参考第七实施例的MEMS麦克风,相应调整相对实施例的所述固定电极232和所述敏感薄膜210的位置,并不影响第三、四、五、六实施例的效果。
第八实施例
请参考图29,本发明第八实施例的MEMS麦克风包括:第一衬底500;形成在所述第一衬底500表面的多个连接电极511和敏感薄膜510;覆盖所述连接电极511和部分敏感薄膜510的介质层520;位于所述介质层520内且与所述连接电极511电连接的导电插塞523;位于所述介质层520表面且与所述导电插塞523电连接的第一顶层电极534;位于所述第一顶层电极234表面的粘合层535;位于粘合层535表面、与所述第一顶层电极534相对的第二顶层电极601;位于所述第二顶层电极601表面的第二衬底600,所述第二衬底600内形成有电路;贯穿第二衬底600的且暴露出敏感薄膜510的空腔620;位于所述空腔620内、与所述敏感薄膜510相对且与第一顶层电极534位于同一层的固定电极532,所述固定电极532内形成有贯穿所述固定电极532的第二通孔533;位于第一衬底500内且暴露出敏感薄膜510的第一开口540。
还需要说明的是,第二、三、四、五、六、七实施例也可以相应参考第八实施例的MEMS麦克风,相应调整相对实施例的所述敏感薄膜的设计和位置,并不影响第二、三、四、五、六、七实施例的效果。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (22)

1.一种MEMS麦克风结构,其特征在于,包括:
第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;
第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;
所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极。
3.如权利要求2所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,还包括:位于第一基底的第一结构,所述第一结构为第一开口或第一空腔。
4.如权利要求3所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述第一开口暴露出所述敏感薄膜或固定电极。
5.如权利要求2或3所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,还包括:位于第二基底的第二结构,所述第二结构为第二开口或第二空腔。
6.如权利要求5所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述第二开口暴露出所述敏感薄膜或固定电极。
7.如权利要求5所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述第一结构与第二结构贯通。
8.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述第一导电粘合结构包括第一顶层电极和位于第一顶层电极表面的粘合层。
9.如权利要求8所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述第一顶层电极和所述固定电极或敏感薄膜位于同一层且材料相同。
10.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,还包括位于第一粘合面的压焊板片;以及暴露所述位于第一粘合面的压焊板片的第三开口。
11.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,还包括位于第二粘合面的压焊板片;以及暴露所述位于第二粘合面的压焊板片的第四开口。
12.如权利要求2所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述MEMS麦克风组件还包括用于防止所述敏感薄膜和所述固定电极粘连的挡板。
13.如权利要求2所述的MEMS麦克风结构,其特征在于,所述敏感薄膜的材料为多晶硅。
14.一种MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,包括:
提供第一基底,所述第一基底具有第一粘合面,所述第一基底包括MEMS麦克风组件和位于第一粘合面的第一导电粘合结构;
提供第二基底,所述第二基底具有第二粘合面,所述第二基底包括电路和位于第二粘合面的第二导电粘合结构;
将所述第一基底和第二基底通过所述第一导电粘合结构和所述第二导电粘合结构面对面贴合。
15.如权利要求14所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极。
16.如权利要求15所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,还包括:形成位于第一基底的第一结构的步骤,所述第一结构为第一开口或第一空腔。
17.如权利要求15或16所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,还包括:形成位于第二基底的第二结构的步骤,所述第二结构为第二开口或第二空腔。
18.如权利要求17所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,还包括:贯通所述第一结构与所述第二结构的步骤。
19.如权利要求14所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,还包括:在所述第一基底的第一粘合面形成压焊板片;形成第三开口,所述第三开口暴露出第一粘合面的压焊板片。
20.如权利要求14所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,还包括:在所述第二基底的第二粘合面形成压焊板片;形成第四开口,所述第四开口暴露出第二粘合面的压焊板片。
21.如权利要求14所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,所述第一导电粘合结构包括第一顶层电极和位于第一顶层电极表面的粘合层。
22.如权利要求21所述的MEMS麦克风结构的形成方法,其特征在于,所述MEMS麦克风组件包括敏感薄膜和与所述敏感薄膜相对的固定电极,所述第一顶层电极和所述固定电极或敏感薄膜在同一工艺步骤中形成。
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