專利名稱：Mems麥克風(fēng)芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及麥克風(fēng)芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適于水切割的MEMS麥克風(fēng)芯片。
背景技術(shù)：
近年來，隨著手機(jī)、筆記本等電子產(chǎn)品體積不斷減小、性能越來越高，相應(yīng)地要求 配套的電子零部件的體積不斷減小、且性能和一致性提高，并且利用MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))工 藝集成的MEMS麥克風(fēng)開始被批量應(yīng)用到手機(jī)、筆記本等電子產(chǎn)品中。在這種背景下，對利 用MEMS工藝技術(shù)生產(chǎn)的MEMS麥克風(fēng)的需求正在快速增加。MEMS麥克風(fēng)的一個核心器件就 是利用MEMS工藝制作的MEMS麥克風(fēng)芯片，此芯片可以完成聲-電轉(zhuǎn)換功能。

圖1為現(xiàn)有的一種MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該MEMS麥克風(fēng)芯 片包括一個基底1，基底1上設(shè)置有上下貫通的孔11，基底上方設(shè)置有一個由固定極板2、隔 離層3和振動膜4構(gòu)成的一個平行板電容器，平行板電容器中的振動膜4可以從上方或者 下方接受外界的聲音信號并發(fā)生振動，從而使平行板電容器產(chǎn)生一個電信號，實(shí)現(xiàn)聲_電 轉(zhuǎn)換功能。固定極板2上設(shè)置有一個金屬連接點(diǎn)21，振動膜4上設(shè)置有一個金屬連接點(diǎn)41， 連接點(diǎn)21和41可以分別將平行板電容器的兩個電極引出。一般這種芯片的制作是在晶圓上利用MEMS工藝制作出多個MEMS芯片來，然后進(jìn) 行切割，分散為多個獨(dú)立的MEMS芯片單元。圖2為MEMS麥克風(fēng)芯片未切割前連接在一起 的兩個MEMS芯片單元的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，若沿虛線位置處進(jìn)行切割，就能成為兩個 獨(dú)立的MEMS芯片單元。為便于表示，此處僅用兩個尚未切割的MEMS芯片單元加以表示，實(shí) 際生產(chǎn)中，會有較多數(shù)量的MEMS芯片單元一起進(jìn)行切割工藝。對于這種結(jié)構(gòu)的MEMS芯片， 主要有兩種切割工藝，一種是水切割，這種切割工藝成本較為低廉，但是平行板電容器中的 振動膜等區(qū)域非常脆弱，切割過程中很容易受到污染；另一種切割工藝為激光切割，激光切 割可以避免MEMS芯片受到污染的問題，但是成本非常高昂，不適合大批量投入生產(chǎn)。并且，MEMS芯片制作過程中，基底中的貫穿孔需要通過蝕刻工藝形成，基底厚度 較大的問題也給腐蝕工藝帶來了困難，造成蝕刻效率低下并且MEMS芯片的成品率較低 ’另 外，MEMS芯片制作過程中還要求基底具備一定的厚度，以防止芯片損壞或者破碎，這樣就進(jìn) 一步增加了 MEMS芯片單元的切割成本，降低了切割的效率。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種新型MEMS麥克風(fēng)芯 片。包括基底以及設(shè)置在基底上的平行板電容器，平行板電容器的一側(cè)相對于基底，另一側(cè) 外部設(shè)置有保護(hù)裝置，用于保護(hù)MEMS麥克風(fēng)芯片的主體結(jié)構(gòu)。此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，平行板電容器包括固定極板、振動膜和設(shè)置在所述固定極板 和振動膜之間的隔離層；并且，固定極板和振動膜上分別設(shè)置有將所述平行板電容器的兩 個電極引出的金屬連接點(diǎn)。[0008]再者，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述保護(hù)裝置安裝在振動膜上，并且所述固定極板以及振動 膜上的金屬連接點(diǎn)均設(shè)置在所述保護(hù)裝置外部。優(yōu)選的，保護(hù)裝置為金屬帽。優(yōu)選的，保護(hù)裝置包括一環(huán)形支撐圈和固定在所述環(huán)形支撐圈外部的平板。優(yōu)選的，基底的厚度范圍為50-200微米。采取了以上的技術(shù)后，一方面，保護(hù)裝置的設(shè)置，能夠?qū)⑵叫邪咫娙萜髦休^為脆弱 的振動膜等結(jié)構(gòu)與MEMS麥克風(fēng)芯片的外部空間分隔開，不僅有效避免了 MEMS麥克風(fēng)芯片 在切割過程中受到污染，有效提高制作過程的效率，降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)成品率；而且 在MEMS麥克風(fēng)芯片后續(xù)的安裝使用過程中也能夠?qū)π酒峁┳銐虻谋Ｗo(hù)。另一方面，厚度 變薄的基底也使得設(shè)置貫通孔的蝕刻工藝以及分離多個MEMS麥克風(fēng)芯片單元的切割工藝 變得更加容易，并且可以采用鉆石刀輪進(jìn)行成本低廉的水切割，從另一角度提高了生產(chǎn)效 率、降低了成本，并使產(chǎn)品的成品率得到提高。
以下結(jié)合附圖對其實(shí)施例進(jìn)行描述，結(jié)合附圖，本實(shí)用新型的上述特征和技術(shù)優(yōu) 點(diǎn)將會變得更加清楚和容易理解。圖1是表示一種現(xiàn)有的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是表示一種現(xiàn)有MEMS麥克風(fēng)芯片未切割前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3表示本實(shí)用新型第一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a-圖4e表示本實(shí)用新型第一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片的制作過程示意圖；圖5表示本實(shí)用新型第二實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6表示本實(shí)用新型第三實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。(第一實(shí)施例)圖3是表示本實(shí)用新型的第一實(shí)施例涉及的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)圖。如圖3 所示，MEMS麥克風(fēng)芯片包括一個基底1，基底1上設(shè)置有上下貫通的孔11，基底上方設(shè)置有 一個固定極板2、隔離層3和振動膜4構(gòu)成的一個平行板電容器，平行板電容器中的振動膜 4可以從上方或者下方接受外界的聲音信號并發(fā)生振動，從而平行板電容器產(chǎn)生一個電信 號，實(shí)現(xiàn)聲_電轉(zhuǎn)換功能。固定極板2上設(shè)置有一個金屬連接點(diǎn)21，振動膜4上設(shè)置有一 個金屬連接點(diǎn)41，連接點(diǎn)21和41可以分別將平行板電容器的兩個電極引出。并且，在平 行板電容器與基板1相對的一側(cè)、振動膜4上方設(shè)置有一個保護(hù)裝置5。保護(hù)裝置5的設(shè) 置，將平行板電容器中較為脆弱的振動膜等結(jié)構(gòu)與MEMS麥克風(fēng)芯片的外部空間分隔開，不 僅能夠有效避免MEMS麥克風(fēng)芯片在切割過程中受到污染，降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率；而 且在MEMS麥克風(fēng)芯片后續(xù)的安裝使用過程中也能夠?qū)π酒峁┳銐虻谋Ｗo(hù)。在本實(shí)施例中，保護(hù)裝置5為一個金屬帽，金屬帽的開口端安裝在振動膜4上，并 且振動膜4上的金屬連接點(diǎn)41設(shè)置在金屬帽以外。圖4a-圖4e表示了本實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片的制作過程示意圖。[0025]步驟1 如圖4a所示，圖4表示沒有進(jìn)行蝕刻、切割的晶圓，可以用來制作多個 MEMS芯片單元，包括基板材料層1’、極板材料層2’、隔離材料層3’以及振動膜材料層4’。步驟2 如圖4b所示，將圖4a表示的晶圓進(jìn)行蝕刻，制作出帶孔的固定極板2、隔 離層3以及振動膜4，并且分別在固定極板2以及振動膜4上設(shè)置金屬連接點(diǎn)21和金屬連 接點(diǎn)41用于連接外部電路。晶圓上可以同時(shí)制作出多個MEMS麥克風(fēng)芯片單元，此處，用兩 個MEMS麥克風(fēng)芯片單元代表。步驟3 如圖4c所示，將兩個保護(hù)裝置5分別黏貼安裝在MEMS麥克風(fēng)芯片單元的 振動膜4上方，金屬連接點(diǎn)21和41設(shè)置在保護(hù)裝置5以外，可以與外部電路連接。在本實(shí) 施例中，將保護(hù)裝置5設(shè)計(jì)為金屬帽的形式。步驟4 如圖4d所示，將基底1沿虛線位置進(jìn)行研磨，可以將基板材料層1’的厚 度變薄。因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置5可以保障MEMS麥克風(fēng)芯片的強(qiáng)度，使得將基板材料層1’變薄的 工藝得以實(shí)現(xiàn)，而相對薄的基底更易于基底貫穿孔的蝕刻，并且便于MEMS麥克風(fēng)芯片單元 的切割。研磨前，基板材料層1’的厚度范圍一般為400-1200微米，而研磨后的厚度范圍一 般為50-200微米。步驟5 如圖4e所示，通過蝕刻工藝在基底1上設(shè)置貫通孔11，并且將變薄后的基 底1沿虛線位置進(jìn)行切割分離多個MEMS麥克風(fēng)芯片單元，因?yàn)樯弦徊襟E中基板材料層1’ 的厚度變薄，設(shè)置貫通孔11的蝕刻工藝以及分離多個MEMS麥克風(fēng)芯片單元的切割工藝變 得更容易，并且可以采用鉆石刀輪進(jìn)行成本低廉的水切割，從另一角度提高了生產(chǎn)效率、降 低了成本，并使產(chǎn)品的成品率得到提高。需要說明的是，上述各步驟所示的制作過程只是對本實(shí)用新型一個具體是實(shí)施例 的表述，并不是對本實(shí)用新型的限制，其中各步驟的具體操作并不是唯一的。比如，在步驟 1中，根據(jù)MEMS麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)的不同，晶圓的各個具體結(jié)構(gòu)層內(nèi)容可能存在一定的區(qū)別； 在步驟2中，根據(jù)晶圓各個結(jié)構(gòu)層存在的差異，其蝕刻的內(nèi)容也可能存在一定的調(diào)整；在步 驟3中，可以將保護(hù)裝置逐一設(shè)置在MEMS麥克風(fēng)芯片上，也可以批量設(shè)置，例如將多個保 護(hù)裝置附著在離型紙上后一并設(shè)置在MEMS麥克風(fēng)芯片上，然后取下離型紙，或者也可以采 用膠帶來代替離型紙。本實(shí)用新型這種結(jié)構(gòu)的MEMS麥克風(fēng)芯片，因?yàn)椴捎玫谋Ｗo(hù)裝置5密閉設(shè)置在振動 膜4上，保護(hù)裝置5和振動膜4形成的空腔就成為MEMS芯片的聲腔，所以適用于聲音信號 從MEMS芯片下方進(jìn)入、透過基底1上的貫穿孔11以及固定極板2、最終作用于振動膜4上 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。(第二實(shí)施例)圖5是表示本實(shí)用新型的第二實(shí)施例涉及的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)圖。如圖5 所示，MEMS麥克風(fēng)芯片包括一個基底1，基底1上設(shè)置有上下貫通的孔11，基底上方設(shè)置有 一個固定極板2、隔離層3和振動膜4構(gòu)成的一個平行板電容器，固定極板2和振動膜4上 分別設(shè)置有一個用于將平行板電容器的兩個電極引出的金屬連接點(diǎn)21和金屬連接點(diǎn)41， 并且，在平行板電容器與基板1相對的一側(cè)、振動膜4上方設(shè)置有一個保護(hù)裝置5，用于將 平行板電容器中較為脆弱的振動膜等結(jié)構(gòu)與MEMS麥克風(fēng)芯片的外部空間分隔開，從而避 免MEMS麥克風(fēng)芯片在切割過程中受到污染，以及在MEMS麥克風(fēng)芯片后續(xù)的安裝使用過程 中對芯片提供足夠的保護(hù)。[0034]同第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，本第二實(shí)施例涉及的MEMS麥克風(fēng)芯片的區(qū)別之處在 于，采用的保護(hù)裝置5上設(shè)置有聲孔51，聲音信號可以從保護(hù)裝置5外部透過聲孔51作用 到振動膜4上，所以這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)適用于聲音信號從MEMS芯片上方或者下方進(jìn)入的兩種產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)。(第三實(shí)施例)圖6是表示本實(shí)用新型的第三實(shí)施例涉及的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)圖。如圖6 所示，MEMS麥克風(fēng)芯片包括一個基底1，基底1上設(shè)置有上下貫通的孔11，基底上方設(shè)置有 一個固定極板2、隔離層3和振動膜4構(gòu)成的一個平行板電容器，固定極板2和振動膜4上 分別設(shè)置有一個用于將平行板電容器的兩個電極引出的金屬連接點(diǎn)21和金屬連接點(diǎn)41， 并且，在平行板電容器與基板1相對的一側(cè)、振動膜4上方設(shè)置有環(huán)形支撐圈52和平板53。 環(huán)形支撐圈52和平板53與振膜形成一個能夠?qū)⒄駝幽?密閉其中的保護(hù)結(jié)構(gòu)，用于將平 行板電容器中較為脆弱的振動膜等結(jié)構(gòu)與MEMS麥克風(fēng)芯片的外部空間分隔開，從而避免 MEMS麥克風(fēng)芯片在切割過程中受到污染，以及在MEMS麥克風(fēng)芯片后續(xù)的安裝使用過程中 對芯片提供足夠的保護(hù)。同上述的第二實(shí)施例相比，本第三實(shí)施例涉及的MEMS麥克風(fēng)芯片的主要區(qū)別點(diǎn) 在于保護(hù)裝置的具體結(jié)構(gòu)不同。在本實(shí)施例中，保護(hù)裝置由兩部分構(gòu)成，即一個環(huán)形支撐圈 52和固定在支撐圈上的平板53。環(huán)形支撐圈52為利用半導(dǎo)體工藝在MEMS麥克風(fēng)芯片上 生成，平板53為另外粘結(jié)安裝。在上述各實(shí)施例中，舉例說明了一種MEMS麥克風(fēng)芯片的電容組件部分結(jié)構(gòu)，但本 實(shí)用新型不限定其具體形式。雖然上面針對MEMS麥克風(fēng)芯片的具體結(jié)構(gòu)描述了本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
，但 是，在本實(shí)用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種 改進(jìn)和變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上面的具體描述只是為了解釋本實(shí)用新型的目的， 并非用于限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求一種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括基底(1)以及設(shè)置在基底上的平行板電容器，其特征在于，所述MEMS麥克風(fēng)芯片還包括保護(hù)裝置(5)，設(shè)置在所述平行板電容器外部。
2.按照權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，所述平行板電容器包括固定極板(2)、振動膜(4)和設(shè)置在所述固定極板和振動膜之 間的隔離層(3)；所述固定極板(2)和振動膜(4)上分別設(shè)置有將所述平行板電容器的兩個電極引出的 金屬連接點(diǎn)。
3.按照權(quán)利要求2所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，所述保護(hù)裝置(5)安裝在所述振動膜(4)上，并且所述固定極板以及振動膜上的金屬 連接點(diǎn)均設(shè)置在所述保護(hù)裝置外部。
4.按照權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于， 所述保護(hù)裝置(5)為金屬帽。
5.按照權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于，所述保護(hù)裝置(5)包括一環(huán)形支撐圈(52)和固定在所述環(huán)形支撐圈(52)外部的平板 (53)。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于， 所述保護(hù)裝置(5)上設(shè)置有聲孔(51)。
7.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的MEMS麥克風(fēng)芯片，其特征在于， 所述基底的厚度范圍為50-200微米。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種MEMS麥克風(fēng)芯片，包括基底以及設(shè)置在基底上的平行板電容器，平行板電容器的一側(cè)相對于基底，另一側(cè)外部設(shè)置有保護(hù)裝置，用于保護(hù)MEMS麥克風(fēng)芯片的主體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型通過對振動膜設(shè)置保護(hù)裝置，將平行板電容器中較為脆弱的振動膜等結(jié)構(gòu)與MEMS麥克風(fēng)芯片的外部空間分隔開，不僅能夠避免了MEMS麥克風(fēng)芯片在切割過程中受到污染，有效提高制作過程的效率，降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)成品率；而且在MEMS麥克風(fēng)芯片后續(xù)的安裝使用過程中也能夠?qū)π酒峁┳銐虻谋Ｗo(hù)。
文檔編號H04R19/04GK201623852SQ201020143500
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者蔡孟錦 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司