專利名稱：一種采用共晶鍵合與soi硅片的mems硅麥克風的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種MEMS硅麥克風，尤其是一種采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS娃麥克風，屬于娃麥克風的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
麥克風能把人的語音信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，廣泛應(yīng)用于手機，電腦，電話機，照相機及攝像機等。傳統(tǒng)的駐極體電容式麥克風采用特氟龍作為振動薄膜，不能承受在印刷電路板回流焊接工藝近300度的高溫，從而只能與集成電路的組裝分開，單獨手工裝配，大大增加了生產(chǎn)成本。近三十年的MEMS (Microelectromechanical Systems)技術(shù)與工藝的發(fā)展,特別 是基于硅芯片MEMS技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了許多傳感器(如壓力傳感器，加速度計，陀螺儀等)的微型化和低成本。MEMS硅麥克風已開始產(chǎn)業(yè)化，在高端手機的應(yīng)用上，逐漸取代傳統(tǒng)的駐極體電容式麥克風。MEMS麥克風主要還是采用電容式的原理，由一個振動薄膜和背極板組成,振動薄膜與背極板之間有一個幾微米的間距，形成電容結(jié)構(gòu)。高靈敏的振動薄膜感受到外部的音頻聲壓信號后，改變振動薄膜與背極板間的距離，從而形成電容變化。MEMS麥克風后接CMOS放大器把電容變化轉(zhuǎn)化成電壓信號的變化,再放大后變成電輸出。人的語音聲壓信號非常微弱，振動薄膜必須非常靈敏。振動膜通常采用常規(guī)的半導(dǎo)體加工工藝一淀積得到，材料可采用多種或多層材料得到(比如摻雜多晶硅，金屬與氮化硅復(fù)合膜等)。由于材料的熱膨脹系數(shù)不同和高溫工藝，制備后的振動薄膜會有不同程度的殘留應(yīng)力，大大影響了振動薄膜的靈敏度。所以，用多晶硅作為振動薄膜時，在制備后一般會采用附加退火工藝，來調(diào)節(jié)殘留應(yīng)力降到最低；若用氮化硅作為振動薄膜，在制備時通過調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體間的比例來降低殘留應(yīng)力。但采用這種方法對減小殘余應(yīng)力的效果不大，而且重復(fù)性不好，實現(xiàn)也較為復(fù)雜。另外，也可以采用改變振動薄膜的機械結(jié)構(gòu)，把一般的平板型振動薄膜改為紋膜，浮膜，或在振動薄膜上切割微小的槽，從而達到減少殘留應(yīng)力、增加靈敏度的目的。但改變振動薄膜結(jié)構(gòu)的方法會造成制備工藝復(fù)雜化，增加成本，降低良率。背極板除了與振動薄膜形成電容以外，還具有控制麥克風的頻帶，降低聲學(xué)噪聲等功能。它需要具有一定的剛度，不會因外部的振動或聲壓而形變。除此以外，一般的設(shè)計還需在背極板上制備數(shù)百至上千個直徑為幾微米的穿孔，用來調(diào)節(jié)麥克風的頻帶和降低聲
學(xué)噪聲。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制備方便，提高電容式硅麥克風的良率與靈敏度。按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，包括背極板及位于所述背極板下方的振膜體；所述背極板與振膜體通過共晶鍵合連接；所述振膜體包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振動薄膜，所述SOI硅基內(nèi)的中心區(qū)刻蝕有深坑，所述深坑從SOI硅基對應(yīng)形成振動薄膜另一側(cè)的表面延伸到振動薄膜；所述背極板內(nèi)設(shè)有貫通背極板的分離槽，背極板通過分離槽形成相分離的第一極板區(qū)域及第二極板區(qū)域；所述第二極板區(qū)域內(nèi)設(shè)有若干貫通第二極板區(qū)域的聲孔，所述聲孔與下方的深坑相對應(yīng)分布；第二極板區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)置聲孔且鄰近振動薄膜的區(qū)域表面與振動薄膜間具有氣隙；所述第一極板區(qū)域?qū)?yīng)于遠離振動薄膜的表面設(shè)有第一金屬焊盤，所述第一金屬焊盤與第一極板區(qū)域歐姆接觸，并與振動薄膜電連接；第二極板區(qū)域?qū)?yīng)遠離振動薄膜的表面設(shè)有第二金屬焊盤，所述第二金屬焊盤與第二極板區(qū)域歐姆接觸，且第二極板區(qū)域?qū)?yīng)的背極板通過絕緣介質(zhì)層與振動薄膜絕緣隔離。所述振動薄膜對應(yīng)鄰近背極板的表面淀積有第二電連接金屬，所述第二電連接金屬與振動薄膜歐姆接觸；背極板對應(yīng)鄰近振動薄膜的表面淀積有第一電連接金屬，所述第一電連接金屬同時覆蓋第一極板區(qū)域、第二極板區(qū)域?qū)?yīng)的表面，第一電連接金屬與第一極板區(qū)域歐姆接觸，且第一電連接金屬通過絕緣介質(zhì)層與第二極板區(qū)域絕緣隔離；背極板通過第一電連接金屬及第二電連接金屬與振膜體共晶鍵合連接。所述背極板的材料包括硅，SOI硅基對應(yīng)形成振動薄膜的下方設(shè)有埋氧層及支撐層，所述埋氧層與振動薄膜分別形成于支撐層上。所述聲孔的孔徑為40 μ πΓ ΟΟ μ m。所述背極板的厚度為20(Γ400 μ m,振膜體的厚度為250 450 μ m。所述第一電連接金屬與第二電連接金屬的材料包括Al-Ge、Au-Ge或Au。所述淺坑的深度為2 4μ m。所述第一金屬焊盤與第二金屬焊盤的材料包括鋁或金。所述絕緣介質(zhì)層與掩膜層均為氧化硅層。本實用新型的優(yōu)點背極板與振膜體形成電容式的硅麥克風結(jié)構(gòu)；背極板上設(shè)置分離槽及若干聲孔，通過分離槽將背極板分離形成第一極板區(qū)域與第二極板區(qū)域，第一極板區(qū)域上的第一金屬焊盤通過與第一電連接金屬、第二電連接金屬對應(yīng)配合后將振膜體上的振動薄膜的電信號向外引出，第二極板區(qū)域上的第二金屬焊盤能夠?qū)⒈硺O板作為電容的另一極的電信號向外引出，便于后續(xù)采用倒裝焊工藝的封裝；聲孔的直徑設(shè)計為50微米左右，使用兩面同時濕法腐蝕工藝，節(jié)約了加工時間及生產(chǎn)成本，減小了麥克風的結(jié)構(gòu)尺寸；降低了因定位而引起的產(chǎn)品失效的風險；振動薄膜由絕緣體上硅片的器件層擔當，簡化了制作工藝且降低了振動薄膜的應(yīng)力、提高了產(chǎn)品的一致性及良率；絕緣介質(zhì)層保證了共晶鍵合后電容兩極的電絕緣；制作工藝簡單、靈敏度高、一致性好且生產(chǎn)良率高，該麥克風可使用倒裝焊工藝和ASIC封裝為一體，且能使用SMT工藝進行后續(xù)印刷電路板貼裝，方便可
O

圖I為本實用新型的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I對應(yīng)的俯視圖。圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖4 14為本實用新型具體工藝步驟實施剖視圖，其中圖4為本實用新型背極板上得到淺坑后的剖視圖。圖5為本實用新型背極板上得到絕緣介質(zhì)層后的剖視圖。圖6為本實用新型刻蝕得到第一接觸孔與第一定位孔后的剖視圖。圖7為本實用新型刻蝕得到第二接觸孔、第三接觸孔、第二定位孔及第三定位孔后的剖視圖。圖8為本實用新型形成第一電連接金屬與金屬焊盤層后的剖視圖。圖9為本實用新型刻蝕得到分離槽及聲孔后的剖視圖。圖10為本實用新型SOI硅基上形成掩膜層后的剖視圖。圖11為本實用新型刻蝕形成坑區(qū)后的剖視圖。圖12為本實用新型刻蝕形成深坑后的剖視圖。圖13為本實用新型形成第二電連接金屬后的剖視圖。圖14為本實用新型通過共晶鍵合形成硅麥克風后的剖視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖f圖14所示本實用新型包括背極板I、分離槽2、氣隙3、絕緣介質(zhì)層4、第一金屬焊盤5、第二金屬焊盤6、聲孔7、第一電連接金屬8、第二電連接金屬9、振膜體10、振動薄膜11、埋氧層12、支撐層13、深坑14、第一極板區(qū)域15、第二極板區(qū)域16、第一接觸孔17、第一定位孔18、第二接觸孔19、第二定位孔20、第三接觸孔21、掩膜層22、淺坑23、第三定位孔24及坑區(qū)25。如圖I、圖2、圖3和圖14所示本實用新型的MEMS硅麥克風包括背極板I及位于所述背極板I下方的振膜體10 ;所述背極板I與振膜體10通過共晶鍵合連接；所述振膜體10包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振動薄膜11，所述SOI硅基內(nèi)的中心區(qū)刻蝕有深坑14，所述深坑14從SOI硅基對應(yīng)形成振動薄膜11另一側(cè)的表面延伸到振動薄膜11 ;所述背極板I內(nèi)設(shè)有貫通背極板I的分離槽2，背極板I通過分離槽2形成相分離的第一極板區(qū)域15及第二極板區(qū)域16。所述第二極板區(qū)域16內(nèi)設(shè)有若干貫通第二極板區(qū)域16的聲孔7，所述聲孔7與下方的深坑14相對應(yīng)分布；第二極板區(qū)域16對應(yīng)設(shè)置聲孔7且鄰近振動薄膜11的區(qū)域表面與振動薄膜11間具有氣隙3 ;所述第一極板區(qū)域15對應(yīng)于遠離振動薄膜11的表面設(shè)有第一金屬焊盤5，所述第一金屬焊盤5與第一極板區(qū)域15歐姆接觸，并與振動薄膜11電連接；第二極板區(qū)域16對應(yīng)遠離振動薄膜11的表面設(shè)有第二金屬焊盤6，所述第二金屬焊盤6與第二極板區(qū)域16歐姆接觸，且第二極板區(qū)域16對應(yīng)的背極板I通過絕緣介質(zhì)層4與振動薄膜11絕緣隔離。具體地，所述振動薄膜11對應(yīng)鄰近背極板I的表面淀積有第二電連接金屬9，所述第二電連接金屬9與振動薄膜11歐姆接觸；背極板I對應(yīng)鄰近振動薄膜11的表面淀積有第一電連接金屬8,所述第一電連接金屬8同時覆蓋第一極板區(qū)域15、第二極板區(qū)域16對應(yīng)的表面，第一電連接金屬8與第一極板區(qū)域15歐姆接觸，且第一電連接金屬8通過絕緣介質(zhì)層4與第二極板區(qū)域16絕緣隔離；背極板I通過第一電連接金屬8及第二電連接金屬9與振膜體10共晶鍵合連接。第一電連接金屬8通過第一極板區(qū)域15與第一金屬焊盤5電連接，從而能使得硅麥克風的兩個電容電極位于同一平面上；由于第一電連接金屬8通過第二電連接金屬9與振動薄膜11電連接，從而第一金屬焊盤5能與振動薄膜11電連接,從而第一金屬焊盤5能作為振膜體10的引出電極；第二金屬焊盤6與第二極板區(qū)域16電連接，從而第二金屬焊盤6作為背極板I的引出電極。第一金屬焊盤5與第二金屬焊盤6再通過引線鍵合或倒裝焊工藝可與外部CMOS電路連接。聲孔7的孔徑為40 u nTlOO u m，一般將聲孔7的孔徑取為50 ii m，背極板I的材料為硅，背極板I的厚度為300 u m,聲孔7的大小、數(shù)量、位置以及分離槽2的結(jié)構(gòu)都可以按需要進行設(shè)定，以能夠得到所需的帶寬與較低的聲學(xué)噪音為準。所述振膜體10由絕緣體上硅片(SOI硅基)加工而成，所述SOI硅基包括支撐層13、位于支撐層13上的埋氧層12及位于所述埋氧層12上的振動薄膜11 ;振動薄膜11為SOI硅基的器件層。所述振動薄膜11具有較好的導(dǎo)電性，作為電容的一極。為形成所需結(jié)構(gòu)的振動薄膜11，對SOI硅基進行刻蝕，刻蝕得到貫通支撐體13及埋氧層12的深坑14。貫 通支撐體13的坑采用濕法刻蝕硅工藝刻蝕，貫通埋氧層12的坑采用濕法刻蝕氧化硅工藝刻蝕。第二電連接金屬9與第一電連接金屬8采用剝離技術(shù)形成，第一電連接金屬8與第二電連接金屬9均為可進行共晶鍵合的金屬，且共熔溫度高于300°C，如A1-Ge、Au-Ge、Au
坐寸o如圖4 14所示上述結(jié)構(gòu)的MEMS硅麥克風，可以通過下述工藝步驟實現(xiàn)a、提供背極板1，并在所述背極板I 一側(cè)的中心區(qū)刻蝕有淺坑23 ；如圖4所示所述背極板I的材料為硅，背極板I具有良好的導(dǎo)電性能，背極板I作為硅麥克風的一極，背極板I的厚度為300 iim ;通過RIE (反應(yīng)性離子刻蝕，Reactive IonEtching)刻蝕在背極板I上得到淺坑23，所述淺坑23的深度為2. 5^3 u m，通過淺坑23能夠提供背極板I與振動薄膜11間的氣隙3 ；b、在上述背極板I對應(yīng)的表面均形成絕緣介質(zhì)層4，且所述絕緣介質(zhì)層4覆蓋淺坑23對應(yīng)的表面；如圖5所示所述絕緣介質(zhì)層4為二氧化硅，所述絕緣介質(zhì)層4通過熱氧化得到，絕緣介質(zhì)層4覆蓋在背極板I相應(yīng)的表面上，同時對應(yīng)形成淺坑23表面上也形成絕緣介質(zhì)層4，通過絕緣介質(zhì)層4能夠使得背極板I與振動薄膜11間的隔離絕緣；同時，絕緣介質(zhì)層4能夠作為濕法腐蝕聲孔的掩膜層；C、選擇性地掩蔽和刻蝕背極板I對應(yīng)形成淺坑23 —側(cè)表面的絕緣介質(zhì)層4，得到所需的第一接觸孔17及位于淺坑23內(nèi)的第一定位孔18，所述第一接觸孔17與第一定位孔18均從絕緣介質(zhì)層4的表面延伸到背極板I ;如圖6所示所述第一接觸孔17與第一定位孔18均從絕緣介質(zhì)層4表面延伸到背極板I上，同時沒有刻蝕的絕緣介質(zhì)層4依然會保留在背極板I上；通過第一接觸孔17能夠使得第一電連接金屬8與背極板I歐姆接觸，通過第一定位孔18能夠用于形成聲孔7及分離槽2 ;所述刻蝕也是采用RIE刻蝕方法；d、選擇性地掩蔽和刻蝕背極板I對應(yīng)形成淺坑23另一側(cè)表面的絕緣介質(zhì)層4，得到所需的第二接觸孔19、第二定位孔20、第三定位孔24及第三接觸孔21，所述第二接觸孔19、第二定位孔20、第三定位孔24及第三接觸孔21均從絕緣介質(zhì)層4的表面延伸到背極板I，第二接觸孔19與第一接觸孔17相對應(yīng)分布；如圖7所示為了能夠使得第一金屬焊盤5及第二金屬焊盤6與背極板I歐姆接觸，采用RIE刻蝕方法，選擇性地掩蔽和刻蝕絕緣介質(zhì)層4，能同時得到第二接觸孔19、第二定位孔20、第三定位孔24及第三接觸孔21，第二接觸孔19位于第一接觸孔17的正上方，第二接觸孔19及第三接觸孔21均位于淺坑23的外圈；當形成第二接觸孔19及第三接觸孔21后，金屬焊盤材料能夠填充在第二接觸孔19及第三接觸孔21內(nèi)；第二定位孔20與第三定位孔24均位于淺坑23的正上方，并與淺坑23內(nèi)的第一定位孔18相對應(yīng)；因此，在使用硅濕法刻蝕時，通過第一定位孔18、第二定位孔20及第三定位孔24的對應(yīng)配合，能夠形成所需的分離槽2及聲孔7;e、采用剝離技術(shù)，在上述背極板I對應(yīng)形成淺坑23的表面形成所需的第一電連接金屬8，并在另一側(cè)表面形成金屬焊盤層；所述第一電連接金屬層8填充在第一接觸孔17內(nèi)，并與背極板I歐姆接觸；金屬焊盤層填充在第二接觸孔19及第三接觸孔21內(nèi)，并與背極板I歐姆接觸；如圖8所示蒸鍍或濺射所需的金屬材料，然后通過剝離技術(shù)，能夠得到所需的第一電連接金屬8及金屬焊盤層，第一電連接金屬8覆蓋在背極板I 一端對應(yīng)形成淺坑23外的絕緣介質(zhì)層4表面，并填充在第一接觸孔17內(nèi)，從而能形成第一電連接金屬8與背極板I的歐姆接觸；金屬焊盤層分別填充第二接觸孔19及第三接觸孔21內(nèi)并覆蓋在相應(yīng)的絕緣介質(zhì)層4上；金屬焊盤層的材料一般為鋁或金，第一電連接金屬8的材料為能夠形成共晶鍵合所需的材料；金屬焊盤層的厚度為f 2 U m ;f、濕法刻蝕上述背極板I，在上述第二定位孔20與第一定位孔18對應(yīng)區(qū)域刻蝕形成貫通背極板I的分離槽2，使得背極板I分離形成第一極板區(qū)域15及第二極板區(qū)域16，并形成位于第一極板區(qū)域15上的第一金屬焊盤5及位于第二極板區(qū)域16上的第二金屬焊盤6 ;且在第三定位孔24與第一定位孔18對應(yīng)的區(qū)域刻蝕形成貫通背極板I的若干聲孔7 ；如圖9所示為了能夠形成分離槽2及聲孔7，需要對背極板I兩面同時濕法腐蝕，所述濕法腐蝕的溶液為TMAH (氫氧化四甲銨,Tetramethy lammonium Hydroxide,TMAH)或KOH (氫氧化鉀);兩面同時腐蝕時，能夠減少腐蝕時間，且能減小麥克風的結(jié)構(gòu)尺寸，從而能節(jié)約成本；濕法腐蝕得到分離槽2后，能夠使得背極板I形成第一極板區(qū)域15與第二極板區(qū)域16,金屬焊盤層分離形成第一金屬焊盤5及第二金屬焊盤6,第一金屬焊盤5位于第一極板區(qū)域15上，第二金屬焊盤6位于第二極板區(qū)域16上；同時，形成的聲孔7位于第二極板區(qū)域16內(nèi)，刻蝕形成分離槽2及聲孔7時，相應(yīng)的絕緣介質(zhì)層4作為腐蝕的掩膜層；g、提供振膜體10，所述振膜體10包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振動薄膜11 ;所述振膜體10采用SOI硅基，SOI硅基包括支撐層13、埋氧層12及振動薄膜11 ；當采用SOI硅基后，在刻蝕形成深坑14過程中，采用KOH溶液濕法腐蝕時，能夠腐蝕到埋氧層12停止，便于精確控制刻蝕得到深坑14的深度；采用SOI硅基也能夠提高硅麥克風的靈敏度；h、在上述SOI硅基對應(yīng)的表面形成掩膜層22 ；如圖10所示所述掩膜層22為氧化硅，掩膜層22通過對SOI硅基熱氧化得到；SOI硅基的厚度為350 u m，振動薄膜11的厚度為2 3 i! m ;[0054]i、選擇性地掩蔽和刻蝕所述掩膜層22，并利用濕法刻蝕所述SOI硅基的支撐層13，得到所需貫通支撐層13的坑區(qū)25 ；如圖11所示利用RIE刻蝕將SOI硅基對應(yīng)形成振動薄膜11另一側(cè)表面的掩膜層22刻蝕，去除中心區(qū)的掩膜層22 ;利用SOI硅基上保留的掩膜層22作為遮擋層，對SOI硅基進行濕法腐蝕，所述濕法腐蝕的液體為KOH ;濕法刻蝕后，能夠?qū)⒖訁^(qū)25從SOI硅基的表面刻蝕延伸到 埋氧層12 ;此時，濕法刻蝕時，是對支撐層13進行硅濕法腐蝕；所述坑區(qū)25與需要得到的深坑14相對應(yīng)；j、再次利用濕法刻蝕上述SOI硅基，去除上述掩膜層22及SOI硅基內(nèi)相應(yīng)的埋氧層12，得到與坑區(qū)25相對應(yīng)的深坑14 ；如圖12所示再次濕法刻蝕時，為對氧化硅進行的刻蝕；對埋氧層12進行濕法刻蝕后，能夠得到所需的深坑14，深坑14刻蝕到振動薄膜11為止；由于埋氧層12與掩膜層22均為氧化硅，因此SOI硅基表面的掩膜層22能夠同時去除，去除振動薄膜11表面的掩膜層22后，能夠?qū)⒄駝颖∧?2作為電容的另一極引出；k、采用剝離技術(shù)，在振動薄膜11的表面形成所需第二電連接金屬9 ；為了能夠?qū)崿F(xiàn)共晶鍵合且將振動薄膜11向外引出，通過剝離技術(shù)在振動薄膜11表面形成第二電連接金屬9，所述第二電連接金屬9與振動薄膜11歐姆接觸；第二電連接金屬9與第一電連接金屬8使得背極板I能與振膜體10共晶鍵合成一體；I、背極板I通過第一電連接金屬8與振動薄膜11上的第二電連接金屬9共晶鍵合，使得背極板I與振膜體10對應(yīng)連接后形成所需的硅麥克風。在實際操作時，為了方便背極板I與振膜體10連接鍵合，在制備工藝中，形成分離槽2時，第一極板區(qū)域15與第二極板區(qū)域16保持一定連接，從而能夠使得第一極板區(qū)域15與第二極板區(qū)域16同時通過共晶鍵合與振膜體10連接為一體；在劃片時，再將分離槽2內(nèi)對應(yīng)連接第一極板區(qū)域15與第二極板區(qū)域16的部分去掉，使得背極板I形成相互分離的第一極板區(qū)域15與第二極板區(qū)域16，確保作為硅麥克風的兩個電極部分作用。為了能夠形成所需的硅麥克風，需要將背極板I與振膜體10連接在一起；連接時，通過第一電連接金屬8與第二電連接金屬9共晶鍵合后達到所需的連接；同時第一電連接金屬8與第二電連接金屬9電連接后，能夠達到第一金屬焊盤5與振動薄膜11的電連接，同時第二金屬焊盤6與第二極板區(qū)域16歐姆接觸，第二極板區(qū)域16通過絕緣介質(zhì)層4與第一電連接金屬8、第二電連接金屬9及振動薄膜11絕緣隔離，因此能夠在同一平面上形成所需硅麥克風的兩個電極，能方便與外部CMOS信號放大電路連接。如圖f圖14所示使用時，將第一金屬焊盤5、第二金屬焊盤6通過引線鍵合或倒裝焊工藝與外部CMOS放大電路相連。工作時，振動薄膜11與背極板硅基I間形成電容結(jié)構(gòu)；當外部有聲音從深坑14進入時，進入的聲音會對振動薄膜11產(chǎn)生作用力，振動薄膜11的表面受到作用力會產(chǎn)生相應(yīng)的形變。當振動薄膜11發(fā)生形變時，振動薄膜11與背極板硅基I間形成的電容結(jié)構(gòu)也會發(fā)生對應(yīng)變化，通過外接CMOS信號放大電路可檢測對應(yīng)的聲音信號。本實用新型背極板I與振膜體10形成電容式的硅麥克風結(jié)構(gòu)；背極板I上設(shè)置分離槽2及若干聲孔7，通過分離槽2將背極板I分離形成第一極板區(qū)域15與第二極板區(qū)域16,第一極板區(qū)域15上的第一金屬焊盤5通過與第一電連接金屬8、第二電連接金屬9對應(yīng)配合后將振膜體10上的振動薄膜11的信號向外引出，第二極板區(qū)域16上的第二金屬焊盤6能夠?qū)⒈硺O板I作為電容的另一極向外引出，便于后續(xù)采用倒裝焊工藝的封裝；聲孔7的直徑設(shè)計為50微米左右，使用兩面同時濕法腐蝕工藝，節(jié)約了加工時間及生產(chǎn)成本，減小了麥克風的結(jié)構(gòu)尺寸；降低了因定位而引起的產(chǎn)品失效的風險；振動薄膜11由絕緣體上硅片的器件層擔當，簡化了制作工藝且降低了振動薄膜11的應(yīng)力、提高了產(chǎn)品的一致性及 良率；絕緣介質(zhì)層4保證了共晶鍵合后電容兩極的電絕緣；制作工藝簡單、靈敏度高、一致性好且生產(chǎn)良率高，該麥克風可使用倒裝焊工藝和ASIC封裝為一體，且能使用SMT (表面貼裝技術(shù)，Surface Mounted Technology)工藝進行后續(xù)印刷電路板貼裝,方便可靠。
權(quán)利要求1.一種米用共晶鍵合與SOI娃片的MEMS娃麥克風,包括背極板(I)及位于所述背極板(I)下方的振膜體(10);其特征是所述背極板(I)與振膜體(10)通過共晶鍵合連接；所述振膜體(10)包括SOI硅基，所述SOI硅基包括振動薄膜(11)，所述SOI硅基內(nèi)的中心區(qū)刻蝕有深坑(14)，所述深坑(14)從SOI硅基對應(yīng)形成振動薄膜(11)另一側(cè)的表面延伸到振動薄膜(11);所述背極板(I)內(nèi)設(shè)有貫通背極板(I)的分離槽(2)，背極板(I)通過分離槽(2)形成相分離的第一極板區(qū)域(15)及第二極板區(qū)域(16);所述第二極板區(qū)域(16)內(nèi)設(shè)有若干貫通第二極板區(qū)域(16)的聲孔(7)，所述聲孔(7)與下方的深坑(14)相對應(yīng)分布；第二極板區(qū)域(16)對應(yīng)設(shè)置聲孔(7)且鄰近振動薄膜(11)的區(qū)域表面與振動薄膜(11)間具有氣隙(3);所述第一極板區(qū)域(15)對應(yīng)于遠離振動薄膜(11)的表面設(shè)有第一金屬焊盤(5)，所述第一金屬焊盤(5)與第一極板區(qū)域(15)歐姆接觸，并與振動薄膜(11)電連接；第二極板區(qū)域(16)對應(yīng)遠離振動薄膜(11)的表面設(shè)有第二金屬焊盤(6)，所述第二金屬焊盤(6)與第二極板區(qū)域(16)歐姆接觸，且第二極板區(qū)域(16)對應(yīng)的背極板(I)通過絕緣介質(zhì)層(4 )與振動薄膜(11)絕緣隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，其特征是所述振動薄膜(11)對應(yīng)鄰近背極板(I)的表面淀積有第二電連接金屬(9)，所述第二電連接金屬(9 )與振動薄膜(11)歐姆接觸；背極板(I)對應(yīng)鄰近振動薄膜(11)的表面淀積有第一電連接金屬(8)，所述第一電連接金屬(8)同時覆蓋第一極板區(qū)域(15)、第二極板區(qū)域(16)對應(yīng)的表面，第一電連接金屬(8)與第一極板區(qū)域(15)歐姆接觸，且第一電連接金屬(8)通過絕緣介質(zhì)層(4)與第二極板區(qū)域(16)絕緣隔離；背極板(I)通過第一電連接金屬(8)及第二電連接金屬(9)與振膜體(10)共晶鍵合連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，其特征是所述背極板(I)的材料包括硅，SOI硅基對應(yīng)形成振動薄膜(11)的下方設(shè)有埋氧層(12)及支撐層(13)，所述埋氧層(12)與振動薄膜(11)分別形成于支撐層(13)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，其特征是所述聲孔(7)的孔徑為40μπΓ 00μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，其特征是所述背極板(I)的厚度為20(Γ400μπι，振膜體(10)的厚度為25(Γ450μπι。
專利摘要本實用新型涉及一種采用共晶鍵合與SOI硅片的MEMS硅麥克風，其包括背極板及振膜體；背極板與振膜體通過共晶鍵合連接；振膜體包括SOI硅基，SOI硅基包括振動薄膜，SOI硅基內(nèi)刻蝕有深坑；背極板內(nèi)設(shè)有貫通背極板的分離槽，形成相分離的第一極板區(qū)域及第二極板區(qū)域；第二極板區(qū)域內(nèi)設(shè)有若干貫通第二極板區(qū)域的聲孔，聲孔與下方的深坑相對應(yīng)分布；第二極板區(qū)域?qū)?yīng)設(shè)置聲孔且鄰近振動薄膜的區(qū)域表面與振動薄膜間具有氣隙；第一極板區(qū)域上設(shè)有第一金屬焊盤；第二極板區(qū)域?qū)?yīng)遠離振動薄膜的表面設(shè)有第二金屬焊盤，第二極板區(qū)域?qū)?yīng)的背極板通過絕緣介質(zhì)層與振動薄膜絕緣隔離。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制備方便，提高電容式硅麥克風的良率與靈敏度。
文檔編號H04R19/04GK202488705SQ20122002741
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者繆建民 申請人:繆建民