CN111182418B - 连接结构改进的微机电麦克风及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

连接结构改进的微机电麦克风，涉及微机电麦克风技术领域，包括一基板，一盖设于基板上与基板形成声学腔体的盖体，声学腔体中的基板上设置：一声学换能器，设置于基板的第一区域；一集成电路芯片，集成电路芯片包括第一焊垫和第二焊垫，第一焊垫与声学换能器引线连接，第二焊垫连通一形成于集成电路芯片底部的沟槽，一金属连接层形成于沟槽的表面并延伸至集成电路芯片的底面的部分作为金属连接区，集成电路芯片通过金属连接区连接基板的第二区域，实现集成电路芯片的底面与基板直接信号连接，避免了现有技术的打线连接方式可能存在的寄生因素，改善微机电麦克风的射频抗干扰能力，并且在空间上更为紧凑，利于微机电麦克风的小型化。

Description

连接结构改进的微机电麦克风及其制备方法
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，特别涉及微机电麦克风技术领域。
背景技术
微机电麦克风的典型结构如图1所示，包括一基板1，一盖体2盖设于基板1上形成声学腔体8，声学腔体设有一与外界连通的声学通孔7，声学腔体8内设置声学换能器3和专用集成电路芯片4，专用集成电路芯片4与基板1通过引线连接。
上述结构存在的缺陷在于，会产生寄生电感等寄生因素，对于微机电麦克风的成品在抗射频干扰性能方面有较大的影响，而且引线还会占用空间，不利于微机电麦克风的小型化。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种连接结构改进的微机电麦克风及其制备方法。本发明的技术方案如下：
连接结构改进的微机电麦克风，包括一基板，一盖设于所述基板上与所述基板形成声学腔体的盖体，所述声学腔体中的所述基板上设置：
一声学换能器，设置于所述基板的第一区域；
一集成电路芯片，所述集成电路芯片包括第一焊垫和第二焊垫，所述第一焊垫与所述声学换能器引线连接，所述第二焊垫连通一形成于所述集成电路芯片底部的沟槽，一金属连接层形成于所述沟槽的表面并延伸至所述集成电路芯片底面的部分作为金属连接区，所述集成电路芯片通过所述金属连接区连接所述基板的第二区域。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，所述集成电路芯片包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层设有所述第一焊垫和所述第二焊垫，所述第二半导体层上形成所述沟槽，所述沟槽的底部与所述第二焊垫连通，所述金属连接层形成于所述沟槽的表面并延伸至所述第二半导体层的底面的部分作为所述金属连接区。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，所述第二焊垫位于所述第一半导体层与所述第二半导体层的结合面，所述沟槽的深度等于所述第二半导体层的深度。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，所述金属连接区所包围区域的面积不大于所述第二区域的面积。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，所述第一焊垫和所述第二焊垫分别位于所述第一半导体层的相对的两面。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，一声学通孔设置于所述基板或所述盖体上。
本发明还提供一种连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，至少准备一基板，一声学换能器，一集成电路芯片，一盖体；
步骤2，于所述基板的第一区域固定所述声学换能器，于所述基板的第二区域固定所述集成电路芯片，所述集成电路芯片通过底部的金属连接区连接至所述基板的第二区域；
步骤3，设置引线连接所述声学换能器的电连接点与所述集成电路芯片的第一焊垫；
步骤4，一盖体盖设于所述基板上与所述基板形成声学腔体。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，所述集成电路芯片的形成步骤如下：
步骤11，分别形成一第一半导体层和一位于所述第一半导体层底部的第二半导体预处理层，所述第一半导体层的第一表面形成第一焊垫，所述第一半导体层与所述第二半导体预处理层的结合面设有第二焊垫；
步骤12，对所述第二半导体预处理层的底部研磨一设定厚度得到第二半导体层；
步骤13，对所述第二半导体层进行刻蚀，于一第三区域得到一沟槽，所述沟槽的深度等于所述第二半导体层的厚度；
步骤14，于所述沟槽的表面通过金属蒸镀形成一金属连接层，所述金属连接层延伸至所述第二半导体层的底面的部分作为金属连接区。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，所述金属连接区所包围区域的面积不大于所述第二区域的面积。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，所述沟槽通过硅通孔工艺形成。
有益效果：
本发明通过在集成电路芯片上形成与第二焊垫连通的沟槽，并于沟槽上形成金属连接层，金属连接层延伸至集成电路芯片底部形成金属连接区，集成电路芯片通过金属连接区连接基板的第二区域，实现集成电路芯片的底面与基板直接信号连接，避免了现有技术的打线连接方式可能存在的寄生因素，改善微机电麦克风的射频抗干扰能力，并且在空间上更为紧凑，利于微机电麦克风的小型化。
附图说明
图1为现有技术的微机电麦克风结构示意图；
图2为本发明的连接结构改进的微机电麦克风结构的示意图；
图3为本发明的连接结构改进的微机电麦克风的制备步骤示意图；
图4为本发明的连接结构改进的微机电麦克风的集成电路芯片的制备步骤示意图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参见图2，连接结构改进的微机电麦克风，包括一基板1，一盖设于基板1上与基板1形成声学腔体8的盖体2，声学腔体8中的基板1上设置：
一声学换能器3，设置于基板1的第一区域；
一集成电路芯片5，集成电路芯片5包括第一半导体层53和第二半导体层52，第一半导体层53设有第一焊垫51和第二焊垫56，第一焊垫51与声学换能器3引线连接，第二焊垫56位于第一半导体层53与第二半导体层52的结合面，第二半导体层53上形成一沟槽54，沟槽54的底部与第二焊垫56连通，一金属连接层55形成于沟槽54的表面并延伸至第二半导体层52的底面的部分作为金属连接区，集成电路芯片5通过金属连接区连接基板1的第二区域。
本发明通过在集成电路芯片上形成与第二焊垫连通的沟槽，并于沟槽上形成金属连接层，金属连接层延伸至集成电路芯片底面的部分作为金属连接区，集成电路芯片通过金属连接区连接基板的第二区域，实现集成电路芯片的底面与基板直接信号连接，避免了现有技术的打线连接方式可能存在的寄生因素，改善微机电麦克风的射频抗干扰能力，并且在空间上更为紧凑，利于微机电麦克风的小型化。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，沟槽54的深度等于第二半导体层52的深度。沟槽54的横截面可以为梯形。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，金属连接区所包围区域的面积不大于第二区域的面积。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，第一焊垫51和第二焊垫56分别位于第一半导体层53的相对的两面。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风，一声学通孔7设置于基板1或盖体2上。
参照图3，本发明还提供一种连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，至少准备一基板1，基板1上第一区域11设置环氧树脂(epoxy)，第二区域12设置焊料(solder/epoxy paste)；
步骤2，于基板1的第一区域11固定声学换能器3，于基板1的第二区域12固定集成电路芯片5，集成电路芯片5通过底部的金属连接区连接至基板1的第二区域12；
步骤3，设置引线6连接声学换能器3的电连接点与集成电路芯片5的第一焊垫；
步骤4，一盖体2盖设于基板1上与基板1形成声学腔体8。通过回流焊(reflow)实现盖体固定于基板上。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，参照图4，集成电路芯片5的形成步骤如下：
步骤11，分别形成一第一半导体53和一位于第一半导体层53底部的第二半导体预处理层52’，第一半导体层53的第一表面形成第一焊垫51，第一半导体层53与第二半导体预处理层52’的结合面设有第二焊垫56；
步骤12，对第二半导体预处理层52’的底部研磨一设定厚度得到第二半导体层52；
步骤13，对第二半导体层52进行刻蚀，于一第三区域得到一沟槽54，沟槽54的深度等于第二半导体层52的厚度；
步骤14，于沟槽54的表面通过金属蒸镀形成一金属连接层55，金属连接层55延伸至第二半导体层的底面的部分作为金属连接区。上述的金属连接层可以采用Au。
本发明的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，沟槽通过硅通孔技术(Through Silicon Via，TSV)形成。硅通孔技术可以通过垂直互连减小互联长度，降低寄生电容/电感，实现器件集成的小型化。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.连接结构改进的微机电麦克风，其特征在于，包括一基板，一盖设于所述基板上与所述基板形成声学腔体的盖体，所述声学腔体中的所述基板上设置：
一声学换能器，设置于所述基板的第一区域；
一集成电路芯片，所述集成电路芯片包括第一焊垫和第二焊垫，所述第一焊垫与所述声学换能器引线连接，所述第二焊垫连通一形成于所述集成电路芯片底部的沟槽，一金属连接层形成于所述沟槽的表面并延伸至所述集成电路芯片的底面的部分作为金属连接区，所述集成电路芯片通过所述金属连接区连接所述基板的第二区域；
所述金属连接区所包围区域的面积不大于所述第二区域的面积，一声学通孔设置于所述基板或所述盖体上，一声学通孔设置于所述基板或所述盖体上。
2.根据权利要求1所述的连接结构改进的微机电麦克风，其特征在于，所述集成电路芯片包括第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层设有所述第一焊垫和所述第二焊垫，所述第二半导体层上形成所述沟槽，所述沟槽的底部与所述第二焊垫连通，所述金属连接层形成于所述沟槽的表面并延伸至所述第二半导体层的底面的部分作为所述金属连接区。
3.根据权利要求2所述的连接结构改进的微机电麦克风，其特征在于，所述第二焊垫位于所述第一半导体层与所述第二半导体层的结合面，所述沟槽的深度等于所述第二半导体层的深度。
4.根据权利要求2所述的连接结构改进的微机电麦克风，其特征在于，所述第一焊垫和所述第二焊垫分别位于所述第一半导体层的相对的两面。
5.连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，至少准备一基板，一声学换能器，一集成电路芯片，一盖体；
步骤2，于所述基板的第一区域固定所述声学换能器，于所述基板的第二区域固定所述集成电路芯片，所述集成电路芯片通过底部的金属连接区连接至所述基板的第二区域；
步骤3，设置引线连接所述声学换能器的电连接点与所述集成电路芯片的第一焊垫；
步骤4，一盖体盖设于所述基板上与所述基板形成声学腔体；
所述集成电路芯片的形成步骤如下：
步骤11，分别形成一第一半导体层和一位于所述第一半导体层底部的第二半导体预处理层，所述第一半导体层的第一表面形成第一焊垫，所述第一半导体层与所述第二半导体预处理层的结合面设有第二焊垫；
步骤12，对所述第二半导体预处理层的底部研磨一设定厚度得到第二半导体层；
步骤13，对所述第二半导体层进行刻蚀，于一第三区域得到一沟槽，所述沟槽的深度等于所述第二半导体层的厚度；
步骤14，于所述沟槽的表面通过金属蒸镀形成一金属连接层，所述金属连接层延伸至所述第二半导体层的底面的部分作为所述金属连接区。
6.根据权利要求5所述的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，其特征在于，所述金属连接区所包围区域的面积不大于所述第二区域的面积。
7.根据权利要求6所述的连接结构改进的微机电麦克风的制备方法，其特征在于，所述沟槽通过硅通孔工艺形成。
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