CN102611975B - 一种采用共晶键合与soi硅片的mems硅麦克风及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风及其制备方法，其包括背极板及振膜体；背极板与振膜体通过共晶键合连接；振膜体包括SOI硅基，SOI硅基包括振动薄膜，SOI硅基内刻蚀有深坑；背极板内设有贯通背极板的分离槽，形成相分离的第一极板区域及第二极板区域；第二极板区域内设有若干贯通第二极板区域的声孔，声孔与下方的深坑相对应分布；第二极板区域对应设置声孔且邻近振动薄膜的区域表面与振动薄膜间具有气隙；第一极板区域上设有第一金属焊盘；第二极板区域对应远离振动薄膜的表面设有第二金属焊盘，第二极板区域对应的背极板通过绝缘介质层与振动薄膜绝缘隔离。本发明结构简单紧凑，制备方便，提高电容式硅麦克风的良率与灵敏度。

Description

一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种MEMS硅麦克风及其制备方法，尤其是一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风及其制备方法，属于硅麦克风的技术领域。

背景技术

麦克风能把人的语音信号转化为相应的电信号，广泛应用于手机，电脑，电话机，照相机及摄像机等。传统的驻极体电容式麦克风采用特氟龙作为振动薄膜，不能承受在印刷电路板回流焊接工艺近300度的高温，从而只能与集成电路的组装分开，单独手工装配，大大增加了生产成本。

近三十年的MEMS（Microelectromechanical Systems）技术与工艺的发展，特别是基于硅芯片MEMS技术的发展，实现了许多传感器（如压力传感器，加速度计，陀螺仪等）的微型化和低成本。MEMS硅麦克风已开始产业化，在高端手机的应用上，逐渐取代传统的驻极体电容式麦克风。

MEMS麦克风主要还是采用电容式的原理，由一个振动薄膜和背极板组成，振动薄膜与背极板之间有一个几微米的间距，形成电容结构。高灵敏的振动薄膜感受到外部的音频声压信号后，改变振动薄膜与背极板间的距离，从而形成电容变化。MEMS麦克风后接CMOS放大器把电容变化转化成电压信号的变化，再放大后变成电输出。

人的语音声压信号非常微弱，振动薄膜必须非常灵敏。振动膜通常采用常规的半导体加工工艺—淀积得到，材料可采用多种或多层材料得到（比如掺杂多晶硅，金属与氮化硅复合膜等）。由于材料的热膨胀系数不同和高温工艺，制备后的振动薄膜会有不同程度的残留应力，大大影响了振动薄膜的灵敏度。所以，用多晶硅作为振动薄膜时，在制备后一般会采用附加退火工艺，来调节残留应力降到最低；若用氮化硅作为振动薄膜，在制备时通过调节反应气体间的比例来降低残留应力。但采用这种方法对减小残余应力的效果不大，而且重复性不好，实现也较为复杂。另外，也可以采用改变振动薄膜的机械结构，把一般的平板型振动薄膜改为纹膜，浮膜，或在振动薄膜上切割微小的槽，从而达到减少残留应力﹑增加灵敏度的目的。但改变振动薄膜结构的方法会造成制备工艺复杂化，增加成本，降低良率。

背极板除了与振动薄膜形成电容以外，还具有控制麦克风的频带，降低声学噪声等功能。它需要具有一定的刚度，不会因外部的振动或声压而形变。除此以外，一般的设计还需在背极板上制备数百至上千个直径为几微米的穿孔，用来调节麦克风的频带和降低声学噪声。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风及其制备方法，其结构简单紧凑，制备方便，提高电容式硅麦克风的良率与灵敏度。

按照本发明提供的技术方案，所述采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风，包括背极板及位于所述背极板下方的振膜体；所述背极板与振膜体通过共晶键合连接；所述振膜体包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振动薄膜，所述SOI硅基内的中心区刻蚀有深坑，所述深坑从SOI硅基对应形成振动薄膜另一侧的表面延伸到振动薄膜；所述背极板内设有贯通背极板的分离槽，背极板通过分离槽形成相分离的第一极板区域及第二极板区域；所述第二极板区域内设有若干贯通第二极板区域的声孔，所述声孔与下方的深坑相对应分布；第二极板区域对应设置声孔且邻近振动薄膜的区域表面与振动薄膜间具有气隙；所述第一极板区域对应于远离振动薄膜的表面设有第一金属焊盘，所述第一金属焊盘与第一极板区域欧姆接触，并与振动薄膜电连接；第二极板区域对应远离振动薄膜的表面设有第二金属焊盘，所述第二金属焊盘与第二极板区域欧姆接触，且第二极板区域对应的背极板通过绝缘介质层与振动薄膜绝缘隔离。

所述振动薄膜对应邻近背极板的表面淀积有第二电连接金属，所述第二电连接金属与振动薄膜欧姆接触；背极板对应邻近振动薄膜的表面淀积有第一电连接金属，所述第一电连接金属同时覆盖第一极板区域、第二极板区域对应的表面，第一电连接金属与第一极板区域欧姆接触，且第一电连接金属通过绝缘介质层与第二极板区域绝缘隔离；背极板通过第一电连接金属及第二电连接金属与振膜体共晶键合连接。

所述背极板的材料包括硅，SOI硅基对应形成振动薄膜的下方设有埋氧层及支撑层，所述埋氧层与振动薄膜分别形成于支撑层上。

所述声孔的孔径为40μm~100μm。所述背极板的厚度为200~400μm，振膜体的厚度为250~450μm。

一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风制备方法，所述MEMS硅麦克风制备方法包括如下步骤：

a、提供背极板，并在所述背极板一侧的中心区刻蚀有浅坑；

b、在上述背极板对应的表面均形成绝缘介质层，且所述绝缘介质层覆盖浅坑对应的表面；

c、选择性地掩蔽和刻蚀背极板对应形成浅坑一侧表面的绝缘介质层，得到所需的第一接触孔及位于浅坑内的第一定位孔，所述第一接触孔与第一定位孔均从绝缘介质层的表面延伸到背极板；

d、选择性地掩蔽和刻蚀背极板对应形成浅坑另一侧表面的绝缘介质层，得到所需的第二接触孔、第二定位孔、第三定位孔及第三接触孔，所述第二接触孔、第二定位孔、第三定位孔及第三接触孔均从绝缘介质层的表面延伸到背极板，第二接触孔与第一接触孔相对应分布；

e、采用剥离技术，在上述背极板对应形成浅坑的表面形成所需的第一电连接金属，并在另一侧表面形成金属焊盘层；所述第一电连接金属层填充在第一接触孔内，并与背极板欧姆接触；金属焊盘层填充在第二接触孔及第三接触孔内，并与背极板欧姆接触；

f、湿法刻蚀上述背极板，在上述第二定位孔对应区域刻蚀形成贯通背极板的分离槽，使得背极板分离形成第一极板区域及第二极板区域，并形成位于第一极板区域上的第一金属焊盘及位于第二极板区域上的第二金属焊盘；且在第三定位孔与第一定位孔对应的区域刻蚀形成贯通背极板的若干声孔；

g、提供振膜体，所述振膜体包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振动薄膜；

h、在上述SOI硅基对应的表面形成掩膜层；

i、选择性地掩蔽和刻蚀所述掩膜层，并利用湿法刻蚀所述SOI硅基的支撑层，得到所需贯通支撑层的坑区；

j、再次利用湿法刻蚀上述SOI硅基，去除上述掩膜层及SOI硅基内相应的埋氧层，得到与坑区相对应的深坑；

k、采用剥离技术，在振动薄膜的表面形成所需第二电连接金属；

l、背极板通过第一电连接金属与振动薄膜上的第二电连接金属共晶键合，使得背极板与振膜体对应连接后形成所需的硅麦克风。

所述第一电连接金属与第二电连接金属的材料包括Al-Ge、Au-Ge或Au。所述浅坑的深度为2~4μm。

所述第一金属焊盘与第二金属焊盘的材料包括铝或金。所述绝缘介质层与掩膜层均为氧化硅层。

本发明的优点：背极板与振膜体形成电容式的硅麦克风结构；背极板上设置分离槽及若干声孔，通过分离槽将背极板分离形成第一极板区域与第二极板区域，第一极板区域上的第一金属焊盘通过与第一电连接金属、第二电连接金属对应配合后将振膜体上的振动薄膜的电信号向外引出，第二极板区域上的第二金属焊盘能够将背极板作为电容的另一极的电信号向外引出，便于后续采用倒装焊工艺的封装；声孔的直径设计为50微米左右，使用两面同时湿法腐蚀工艺，节约了加工时间及生产成本，减小了麦克风的结构尺寸；降低了因定位而引起的产品失效的风险；振动薄膜由绝缘体上硅片的器件层担当，简化了制作工艺且降低了振动薄膜的应力、提高了产品的一致性及良率；绝缘介质层保证了共晶键合后电容两极的电绝缘；制作工艺简单、灵敏度高、一致性好且生产良率高，该麦克风可使用倒装焊工艺和ASIC封装为一体，且能使用SMT工艺进行后续印刷电路板贴装，方便可靠。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图。

图2为图1对应的俯视图。

图3为本发明的结构示意图。

图4~14为本发明具体工艺步骤实施剖视图，其中：

图4为本发明背极板上得到浅坑后的剖视图。

图5为本发明背极板上得到绝缘介质层后的剖视图。

图6为本发明刻蚀得到第一接触孔与第一定位孔后的剖视图。

图7为本发明刻蚀得到第二接触孔、第三接触孔、第二定位孔及第三定位孔后的剖视图。

图8为本发明形成第一电连接金属与金属焊盘层后的剖视图。

图9为本发明刻蚀得到分离槽及声孔后的剖视图。

图10为本发明SOI硅基上形成掩膜层后的剖视图。

图11为本发明刻蚀形成坑区后的剖视图。

图12为本发明刻蚀形成深坑后的剖视图。

图13为本发明形成第二电连接金属后的剖视图。

图14为本发明通过共晶键合形成硅麦克风后的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1~图14所示：本发明包括背极板1、分离槽2、气隙3、绝缘介质层4、第一金属焊盘5、第二金属焊盘6、声孔7、第一电连接金属8、第二电连接金属9、振膜体10、振动薄膜11、埋氧层12、支撑层13、深坑14、第一极板区域15、第二极板区域16、第一接触孔17、第一定位孔18、第二接触孔19、第二定位孔20、第三接触孔21、掩膜层22、浅坑23、第三定位孔24及坑区25。

如图1、图2、图3和图14所示：本发明的MEMS硅麦克风包括背极板1及位于所述背极板1下方的振膜体10；所述背极板1与振膜体10通过共晶键合连接；所述振膜体10包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振动薄膜11，所述SOI硅基内的中心区刻蚀有深坑14，所述深坑14从SOI硅基对应形成振动薄膜11另一侧的表面延伸到振动薄膜11；所述背极板1内设有贯通背极板1的分离槽2，背极板1通过分离槽2形成相分离的第一极板区域15及第二极板区域16。

所述第二极板区域16内设有若干贯通第二极板区域16的声孔7，所述声孔7与下方的深坑14相对应分布；第二极板区域16对应设置声孔7且邻近振动薄膜11的区域表面与振动薄膜11间具有气隙3；所述第一极板区域15对应于远离振动薄膜11的表面设有第一金属焊盘5，所述第一金属焊盘5与第一极板区域15欧姆接触，并与振动薄膜11电连接；第二极板区域16对应远离振动薄膜11的表面设有第二金属焊盘6，所述第二金属焊盘6与第二极板区域16欧姆接触，且第二极板区域16对应的背极板1通过绝缘介质层4与振动薄膜11绝缘隔离。

具体地，所述振动薄膜11对应邻近背极板1的表面淀积有第二电连接金属9，所述第二电连接金属9与振动薄膜11欧姆接触；背极板1对应邻近振动薄膜11的表面淀积有第一电连接金属8，所述第一电连接金属8同时覆盖第一极板区域15、第二极板区域16对应的表面，第一电连接金属8与第一极板区域15欧姆接触，且第一电连接金属8通过绝缘介质层4与第二极板区域16绝缘隔离；背极板1通过第一电连接金属8及第二电连接金属9与振膜体10共晶键合连接。

第一电连接金属8通过第一极板区域15与第一金属焊盘5电连接，从而能使得硅麦克风的两个电容电极位于同一平面上；由于第一电连接金属8通过第二电连接金属9与振动薄膜11电连接，从而第一金属焊盘5能与振动薄膜11电连接，从而第一金属焊盘5能作为振膜体10的引出电极;第二金属焊盘6与第二极板区域16电连接,从而第二金属焊盘6作为背极板1的引出电极。第一金属焊盘5与第二金属焊盘6再通过引线键合或倒装焊工艺可与外部CMOS电路连接。声孔7的孔径为40μm~100μm ，一般将声孔7的孔径取为50μm，背极板1的材料为硅，背极板1的厚度为300μm，声孔7的大小、数量、位置以及分离槽2的结构都可以按需要进行设定，以能够得到所需的带宽与较低的声学噪音为准。

所述振膜体10由绝缘体上硅片（SOI硅基）加工而成，所述SOI硅基包括支撑层13、位于支撑层13上的埋氧层12及位于所述埋氧层12上的振动薄膜11；振动薄膜11为SOI硅基的器件层。所述振动薄膜11具有较好的导电性，作为电容的一极。为形成所需结构的振动薄膜11，对SOI硅基进行刻蚀，刻蚀得到贯通支撑体13及埋氧层12的深坑14。贯通支撑体13的坑采用湿法刻蚀硅工艺刻蚀，贯通埋氧层12的坑采用湿法刻蚀氧化硅工艺刻蚀。第二电连接金属9与第一电连接金属8采用剥离技术形成，第一电连接金属8与第二电连接金属9均为可进行共晶键合的金属，且共熔温度高于300℃，如：Al-Ge、Au-Ge、Au等。

如图4~14所示：上述结构的MEMS硅麦克风，可以通过下述工艺步骤实现：

a、提供背极板1，并在所述背极板1一侧的中心区刻蚀有浅坑23；

如图4所示：所述背极板1的材料为硅，背极板1具有良好的导电性能，背极板1作为硅麦克风的一极，背极板1的厚度为300μm；通过RIE（反应性离子刻蚀，Reactive Ion Etching）刻蚀在背极板1上得到浅坑23，所述浅坑23的深度为2.5~3μm，通过浅坑23能够提供背极板1与振动薄膜11间的气隙3；

b、在上述背极板1对应的表面均形成绝缘介质层4，且所述绝缘介质层4覆盖浅坑23对应的表面；

如图5所示：所述绝缘介质层4为二氧化硅，所述绝缘介质层4通过热氧化得到，绝缘介质层4覆盖在背极板1相应的表面上，同时对应形成浅坑23表面上也形成绝缘介质层4，通过绝缘介质层4能够使得背极板1与振动薄膜11间的隔离绝缘；同时，绝缘介质层4能够作为湿法腐蚀声孔的掩膜层；

c、选择性地掩蔽和刻蚀背极板1对应形成浅坑23一侧表面的绝缘介质层4，得到所需的第一接触孔17及位于浅坑23内的第一定位孔18，所述第一接触孔17与第一定位孔18均从绝缘介质层4的表面延伸到背极板1；

如图6所示：所述第一接触孔17与第一定位孔18均从绝缘介质层4表面延伸到背极板1上，同时没有刻蚀的绝缘介质层4依然会保留在背极板1上；通过第一接触孔17能够使得第一电连接金属8与背极板1欧姆接触，通过第一定位孔18能够用于形成声孔7及分离槽2；所述刻蚀也是采用RIE刻蚀方法；

d、选择性地掩蔽和刻蚀背极板1对应形成浅坑23另一侧表面的绝缘介质层4，得到所需的第二接触孔19、第二定位孔20、第三定位孔24及第三接触孔21，所述第二接触孔19、第二定位孔20、第三定位孔24及第三接触孔21均从绝缘介质层4的表面延伸到背极板1，第二接触孔19与第一接触孔17相对应分布；

如图7所示：为了能够使得第一金属焊盘5及第二金属焊盘6与背极板1欧姆接触，采用RIE刻蚀方法，选择性地掩蔽和刻蚀绝缘介质层4，能同时得到第二接触孔19、第二定位孔20、第三定位孔24及第三接触孔21，第二接触孔19位于第一接触孔17的正上方，第二接触孔19及第三接触孔21均位于浅坑23的外圈；当形成第二接触孔19及第三接触孔21后，金属焊盘材料能够填充在第二接触孔19及第三接触孔21内；第二定位孔20与第三定位孔24均位于浅坑23的正上方，并与浅坑23内的第一定位孔18相对应；因此，在使用硅湿法刻蚀时，通过第一定位孔18、第二定位孔20及第三定位孔24的对应配合，能够形成所需的分离槽2及声孔7；

e、采用剥离技术，在上述背极板1对应形成浅坑23的表面形成所需的第一电连接金属8，并在另一侧表面形成金属焊盘层；所述第一电连接金属层8填充在第一接触孔17内，并与背极板1欧姆接触；金属焊盘层填充在第二接触孔19及第三接触孔21内，并与背极板1欧姆接触；

如图8所示：蒸镀或溅射所需的金属材料，然后通过剥离技术，能够得到所需的第一电连接金属8及金属焊盘层，第一电连接金属8覆盖在背极板1一端对应形成浅坑23外的绝缘介质层4表面，并填充在第一接触孔17内，从而能形成第一电连接金属8与背极板1的欧姆接触；金属焊盘层分别填充第二接触孔19及第三接触孔21内并覆盖在相应的绝缘介质层4上；金属焊盘层的材料一般为铝或金，第一电连接金属8的材料为能够形成共晶键合所需的材料；金属焊盘层的厚度为1~2μm；

f、湿法刻蚀上述背极板1，在上述第二定位孔20与第一定位孔18对应区域刻蚀形成贯通背极板1的分离槽2，使得背极板1分离形成第一极板区域15及第二极板区域16，并形成位于第一极板区域15上的第一金属焊盘5及位于第二极板区域16上的第二金属焊盘6；且在第三定位孔24与第一定位孔18对应的区域刻蚀形成贯通背极板1的若干声孔7；

如图9所示：为了能够形成分离槽2及声孔7，需要对背极板1两面同时湿法腐蚀，所述湿法腐蚀的溶液为TMAH（氢氧化四甲铵，Tetramethy lammonium Hydroxide，TMAH）或KOH（氢氧化钾）；两面同时腐蚀时，能够减少腐蚀时间，且能减小麦克风的结构尺寸，从而能节约成本；湿法腐蚀得到分离槽2后，能够使得背极板1形成第一极板区域15与第二极板区域16，金属焊盘层分离形成第一金属焊盘5及第二金属焊盘6，第一金属焊盘5位于第一极板区域15上，第二金属焊盘6位于第二极板区域16上；同时，形成的声孔7位于第二极板区域16内，刻蚀形成分离槽2及声孔7时，相应的绝缘介质层4作为腐蚀的掩膜层；

g、提供振膜体10，所述振膜体10包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振动薄膜11；

所述振膜体10采用SOI硅基，SOI硅基包括支撑层13、埋氧层12及振动薄膜11；当采用SOI硅基后，在刻蚀形成深坑14过程中，采用KOH溶液湿法腐蚀时，能够腐蚀到埋氧层12停止，便于精确控制刻蚀得到深坑14的深度；采用SOI硅基也能够提高硅麦克风的灵敏度；

h、在上述SOI硅基对应的表面形成掩膜层22；

如图10所示：所述掩膜层22为氧化硅，掩膜层22通过对SOI硅基热氧化得到；SOI硅基的厚度为350μm，振动薄膜11的厚度为2~3μm；

i、选择性地掩蔽和刻蚀所述掩膜层22，并利用湿法刻蚀所述SOI硅基的支撑层13，得到所需贯通支撑层13的坑区25；

如图11所示：利用RIE刻蚀将SOI硅基对应形成振动薄膜11另一侧表面的掩膜层22刻蚀，去除中心区的掩膜层22；利用SOI硅基上保留的掩膜层22作为遮挡层，对SOI硅基进行湿法腐蚀，所述湿法腐蚀的液体为KOH；湿法刻蚀后，能够将坑区25从SOI硅基的表面刻蚀延伸到埋氧层12；此时，湿法刻蚀时，是对支撑层13进行硅湿法腐蚀；所述坑区25与需要得到的深坑14相对应；

j、再次利用湿法刻蚀上述SOI硅基，去除上述掩膜层22及SOI硅基内相应的埋氧层12，得到与坑区25相对应的深坑14；

如图12所示：再次湿法刻蚀时，为对氧化硅进行的刻蚀；对埋氧层12进行湿法刻蚀后，能够得到所需的深坑14，深坑14刻蚀到振动薄膜11为止；由于埋氧层12与掩膜层22均为氧化硅，因此SOI硅基表面的掩膜层22能够同时去除，去除振动薄膜11表面的掩膜层22后，能够将振动薄膜12作为电容的另一极引出；

k、采用剥离技术，在振动薄膜11的表面形成所需第二电连接金属9；

为了能够实现共晶键合且将振动薄膜11向外引出，通过剥离技术在振动薄膜11表面形成第二电连接金属9，所述第二电连接金属9与振动薄膜11欧姆接触；第二电连接金属9与第一电连接金属8使得背极板1能与振膜体10共晶键合成一体；

l、背极板1通过第一电连接金属8与振动薄膜11上的第二电连接金属9共晶键合，使得背极板1与振膜体10对应连接后形成所需的硅麦克风。

在实际操作时，为了方便背极板1与振膜体10连接键合，在制备工艺中，形成分离槽2时，第一极板区域15与第二极板区域16保持一定连接，从而能够使得第一极板区域15与第二极板区域16同时通过共晶键合与振膜体10连接为一体；在划片时，再将分离槽2内对应连接第一极板区域15与第二极板区域16的部分去掉，使得背极板1形成相互分离的第一极板区域15与第二极板区域16，确保作为硅麦克风的两个电极部分作用。

为了能够形成所需的硅麦克风，需要将背极板1与振膜体10连接在一起；连接时，通过第一电连接金属8与第二电连接金属9共晶键合后达到所需的连接；同时第一电连接金属8与第二电连接金属9电连接后，能够达到第一金属焊盘5与振动薄膜11的电连接，同时第二金属焊盘6与第二极板区域16欧姆接触，第二极板区域16通过绝缘介质层4与第一电连接金属8、第二电连接金属9及振动薄膜11绝缘隔离，因此能够在同一平面上形成所需硅麦克风的两个电极，能方便与外部CMOS信号放大电路连接。

如图1~图14所示：使用时，将第一金属焊盘5、第二金属焊盘6通过引线键合或倒装焊工艺与外部CMOS放大电路相连。工作时，振动薄膜11与背极板硅基1间形成电容结构；当外部有声音从深坑14进入时，进入的声音会对振动薄膜11产生作用力，振动薄膜11的表面受到作用力会产生相应的形变。当振动薄膜11发生形变时，振动薄膜11与背极板硅基1间形成的电容结构也会发生对应变化，通过外接CMOS信号放大电路可检测对应的声音信号。

本发明背极板1与振膜体10形成电容式的硅麦克风结构；背极板1上设置分离槽2及若干声孔7，通过分离槽2将背极板1分离形成第一极板区域15与第二极板区域16，第一极板区域15上的第一金属焊盘5通过与第一电连接金属8、第二电连接金属9对应配合后将振膜体10上的振动薄膜11的信号向外引出，第二极板区域16上的第二金属焊盘6能够将背极板1作为电容的另一极向外引出，便于后续采用倒装焊工艺的封装；声孔7的直径设计为50微米左右，使用两面同时湿法腐蚀工艺，节约了加工时间及生产成本，减小了麦克风的结构尺寸；降低了因定位而引起的产品失效的风险；振动薄膜11由绝缘体上硅片的器件层担当，简化了制作工艺且降低了振动薄膜11的应力、提高了产品的一致性及良率；绝缘介质层4保证了共晶键合后电容两极的电绝缘；制作工艺简单、灵敏度高、一致性好且生产良率高，该麦克风可使用倒装焊工艺和ASIC封装为一体，且能使用SMT（表面贴装技术，Surface Mounted Technology）工艺进行后续印刷电路板贴装，方便可靠。

Claims (7)

1. 一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风，包括背极板（1）及位于所述背极板（1）下方的振膜体（10）；所述背极板（1）与振膜体（10）通过共晶键合连接；所述振膜体（10）包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振动薄膜（11），所述SOI硅基内的中心区刻蚀有深坑（14），所述深坑（14）从SOI硅基对应形成振动薄膜（11）另一侧的表面延伸到振动薄膜（11）；所述背极板（1）内设有贯通背极板（1）的分离槽（2），背极板（1）通过分离槽（2）形成相分离的第一极板区域（15）及第二极板区域（16）；所述第二极板区域（16）内设有若干贯通第二极板区域（16）的声孔（7），所述声孔（7）与下方的深坑（14）相对应分布；第二极板区域（16）对应设置声孔（7）且邻近振动薄膜（11）的区域表面与振动薄膜（11）间具有气隙（3）；所述第一极板区域（15）对应于远离振动薄膜（11）的表面设有第一金属焊盘（5），所述第一金属焊盘（5）与第一极板区域（15）欧姆接触，并与振动薄膜（11）电连接；第二极板区域（16）对应远离振动薄膜（11）的表面设有第二金属焊盘（6），所述第二金属焊盘（6）与第二极板区域（16）欧姆接触，且第二极板区域（16）对应的背极板（1）通过绝缘介质层（4）与振动薄膜（11）绝缘隔离；

其特征是：所述振动薄膜（11）对应邻近背极板（1）的表面淀积有第二电连接金属（9），所述第二电连接金属（9）与振动薄膜（11）欧姆接触；背极板（1）对应邻近振动薄膜（11）的表面淀积有第一电连接金属（8），所述第一电连接金属（8）同时覆盖第一极板区域（15）、第二极板区域（16）对应的表面，第一电连接金属（8）与第一极板区域（15）欧姆接触，且第一电连接金属（8）通过绝缘介质层（4）与第二极板区域（16）绝缘隔离；背极板（1）通过第一电连接金属（8）及第二电连接金属（9）与振膜体（10）共晶键合连接。

2.根据权利要求1所述的采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风，其特征是：所述声孔（7）的孔径为40μm~100μm。

3.一种采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风制备方法，其特征是，所述MEMS硅麦克风制备方法包括如下步骤：

（a）、提供背极板（1），并在所述背极板（1）一侧的中心区刻蚀有浅坑（23）；

（b）、在上述背极板（1）对应的表面均形成绝缘介质层（4），且所述绝缘介质层（4）覆盖浅坑（23）对应的表面；

（c）、选择性地掩蔽和刻蚀背极板（1）对应形成浅坑（23）一侧表面的绝缘介质层（4），得到所需的第一接触孔（17）及位于浅坑（23）内的第一定位孔（18），所述第一接触孔（17）与第一定位孔（18）均从绝缘介质层（4）的表面延伸到背极板（1）；

（d）、选择性地掩蔽和刻蚀背极板（1）对应形成浅坑（23）另一侧表面的绝缘介质层（4），得到所需的第二接触孔（19）、第二定位孔（20）、第三定位孔（24）及第三接触孔（21），所述第二接触孔（19）、第二定位孔（20）、第三定位孔（24）及第三接触孔（21）均从绝缘介质层（4）的表面延伸到背极板（1），第二接触孔（19）与第一接触孔（17）相对应分布；

（e）、采用剥离技术，在上述背极板（1）对应形成浅坑（23）的表面形成所需的第一电连接金属（8），并在另一侧表面形成金属焊盘层；所述第一电连接金属层（8）填充在第一接触孔（17）内，并与背极板（1）欧姆接触；金属焊盘层填充在第二接触孔（19）及第三接触孔（21）内，并与背极板（1）欧姆接触；

（f）、湿法刻蚀上述背极板（1），在上述第二定位孔（20）对应区域刻蚀形成贯通背极板（1）的分离槽（2），使得背极板（1）分离形成第一极板区域（15）及第二极板区域（16），并形成位于第一极板区域（15）上的第一金属焊盘（5）及位于第二极板区域（16）上的第二金属焊盘（6）；且在第三定位孔（24）与第一定位孔（18）对应的区域刻蚀形成贯通背极板（1）的若干声孔（7）；

（g）、提供振膜体（10），所述振膜体（10）包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振动薄膜（11）；

（h）、在上述SOI硅基对应的表面形成掩膜层（22）；

（i）、选择性地掩蔽和刻蚀所述掩膜层（22），并利用湿法刻蚀所述SOI硅基的支撑层（13），得到所需贯通支撑层（13）的坑区（25）；

（j）、再次利用湿法刻蚀上述SOI硅基，去除上述掩膜层（22）及SOI硅基内相应的埋氧层（12），得到与坑区（25）相对应的深坑（14）；

（k）、采用剥离技术，在振动薄膜（11）的表面形成所需第二电连接金属（9）；

（l）、背极板（1）通过第一电连接金属（8）和第二电连接金属（9）与振动薄膜（11）共晶键合，使得背极板（1）与振膜体（10）对应连接后形成所需的硅麦克风。

4.根据权利要求3所述采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风制备方法，其特征是：所述第一电连接金属（8）与第二电连接金属（9）的材料包括Al-Ge、Au-Ge或Au。

5.根据权利要求3所述采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风制备方法，其特征是：所述浅坑（23）的深度为2~4μm。

6.根据权利要求3所述采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风制备方法，其特征是：所述第一金属焊盘（5）与第二金属焊盘（6）的材料包括铝或金。

7.根据权利要求3所述采用共晶键合与SOI硅片的MEMS硅麦克风制备方法，其特征是：所述绝缘介质层（4）与掩膜层（22）均为氧化硅层。

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