專利名稱：微機電系統(tǒng)麥克風裝置及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微機電系統(tǒng)(MEMS)麥克風裝置及其制作方法。
背景技術：
圖I顯示美國 專利公開案US 2008/0175418所公開的一種MEMS麥克風裝置。如圖I所示，MEMS麥克風裝置10包含以下功能零件基板11 ;背面板12 ;彈性振動板13 ;通道(through-hole) 14 ;背面腔室(backside cavity) 15 ;以及固定區(qū)16。在其中一實施例中，該彈性振動板13的材質可例如為多晶硅(polysilicon)，而該背面板12的材質可例如為單晶娃(single crystal silicon)。該背面板12具有多個通道14通往該背面腔室15,該彈性振動板13通過彈簧連接到該固定區(qū)16。當聲音訊號造成該彈性振動板13振動時，電容值隨之改變。改變的電容值經由電路進行轉換后，成為電子訊號。在此現(xiàn)有技術中，該MEMS麥克風裝置尚須經過一連串復雜封裝程序，以致于該成品占據較大的空間，不利于微縮。此夕卜，與美國專利公開案US 2008/0175418類似，美國專利公開案US2008/0175418、美國專利公開案US 2008/0175418及美國第7，221，767所公開的MEMS麥克風裝置同樣需要經過一連串復雜封裝程序，以致于整體裝置占據較大的空間，不利于微縮。有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置及其制作方法，通過晶圓工藝階段的改良，簡化封裝程序及節(jié)省空間，以致于整體裝置可達到芯片級封裝(chip size package, CSP)。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術的不足與缺陷，提出一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法。本發(fā)明另一目的在于，提出一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置。為達上述目的，就其中一個觀點言，本發(fā)明提供了一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，包含提供一基板；于該基板上方，形成金屬層、通道層、及絕緣材質區(qū)；于最上層金屬層上方，形成一罩幕層；蝕刻部分該罩幕層，使該絕緣材質區(qū)露出部分；固定一第一封蓋，使該第一封蓋位于該罩幕層上方，且使該第一封蓋具有至少一開口 ；蝕刻該基板背面，以形成一第一腔室；以及固定一第二封蓋，使該第二封蓋位于該基板下方；去除該絕緣材質區(qū)的一部分，產生一第二腔室，其中，該第二腔室與該第一腔室及該至少一開口相連通，且該第二腔室與該金屬層、通道層、及絕緣材質區(qū)整體形成一微機電系統(tǒng)元件區(qū)。上述微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，可利用感應稱合電衆(zhòng)蝕刻技術產生該一第一腔室。上述微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，可利用共熔合金、玻璃熔塊、環(huán)氧化物或焊錫固定該第一封蓋及該第二封蓋。上述微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，可包含利用直通硅晶穿孔技術使至少一導線穿過該基板與該第二封蓋，或可包含利用繞線接點技術使至少一導線沿著該基板側邊繞過該基板，并延伸至該第二封蓋的下表面。上述微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，可利用氟化氫蒸汽蝕刻技術去除該絕緣材質區(qū)的一部份，以形成一第二腔室。就另一個觀點言，本發(fā)明提供了一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置，包含一基板，該基板包含一第一腔室；一微機電系統(tǒng)兀件區(qū)，位于該基板上方，其中，該微機電系統(tǒng)兀件區(qū)包含金屬層、通道層、絕緣材質區(qū)及一第二腔室；一罩幕層，位于該微機電系統(tǒng)兀件區(qū)上方；一第一封蓋，固定于該罩幕層上方，且具有至少一開口與該第二腔室相通；以及一第二封蓋，固定于該基板下方。上述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，可包含一黏著層，介于該第一封蓋與該微機電系 統(tǒng)元件區(qū)之間。上述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中該第一封蓋及該第二封蓋的材質可為娃晶圓。上述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，可包含至少一導線，其中該至少一導線可穿該基板及第二封蓋，或沿著該基板側邊繞過該基板，并延伸至該第二封蓋的下表面。下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。
圖I顯示美國專利公開案US 2008/0175418所公開的一種MEMS麥克風裝置；圖2顯示本發(fā)明的第一個實施例的剖視圖；圖3A-3I顯示本發(fā)明MEMS麥克風裝置的制作方法實施例；圖4顯示本發(fā)明的第二個實施例的剖視圖；圖5顯示本發(fā)明的第三個實施例的剖視圖。圖中符號說明10，20，30，40微機電系統(tǒng)麥克風裝置11，21，31，41 基板21a,31a,41a 第一腔室13性振動板14通道15背面腔室16固定區(qū)22，32，42 微機電系統(tǒng)元件區(qū)22a, 32a, 42a 金屬層22b, 32b, 42b 通道層22c,32c,42c 絕緣材質區(qū)22d，32d，42d 第二腔室23，33，43罩幕層24，34，44 黏著層
25,35,45第一封蓋25a, 35a阻擋層26，36，46第二封蓋27，37，47導線
具體實施例方式本發(fā)明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間的功能作用關系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。圖2顯不本發(fā)明的第一實施例的剖視圖。微機電系統(tǒng)麥克風裝置20包含一基板 21、一微機電系統(tǒng)兀件區(qū)22、一罩幕層23、一黏著層24、一第一封蓋25、一第二封蓋26及導線27。其中，該基板包含一第一腔室21a，其形狀例如但不限于可為圖中所示的形狀。微機電系統(tǒng)元件區(qū)22設置于基板21上方，該微機電系統(tǒng)元件區(qū)22包含金屬層22a、通道層22b、絕緣材質區(qū)22c、并在其中形成一第二腔室22d，其中金屬層22a和通道層22b的數目可為單數或多數；金屬層22a材質例如但不限于為鋁，通道層22b材質例如但不限于為鎢，而絕緣材質區(qū)22c材質例如但不限于為二氧化硅。此外，第二腔室22d與第一封蓋25的開口以及第一腔室21a相通,使微機電兀件區(qū)22對于聲壓有所反應。罩幕層23位于微機電兀件區(qū)22上方。第一封蓋25固定于罩幕層23上方,且具有至少一開口與第二腔室22d及第一腔室21a相通,其中，該第一封蓋25的材質為例如但不限于娃晶圓。黏著層24介于第一封蓋25及罩幕層23之間，用以固定第一封蓋25，但若使用其它技術固定第一封蓋25時，黏著層24則未必需要。第二封蓋26位于該基板下方，其材質為例如但不限于硅晶圓。導線27穿過基板21及第二封蓋26，用以傳導微機電系統(tǒng)元件區(qū)22的訊號至微機電系統(tǒng)麥克風裝置20的外部。圖3A-3H顯示微機電系統(tǒng)麥克風裝置20的制造程序的第一實施例。首先，如圖3A所示，提供基板21，并且于該基板上方形成金屬層22a、通道層22b、絕緣材質區(qū)22c及罩幕層23。其次，如圖3B所示，除去該罩幕層23的一部分以及該絕緣材質區(qū)22c的表面。接著，如圖3C所示，例如但不限于以共熔合金、玻璃熔塊、環(huán)氧化物或焊錫固定第一封蓋25于罩幕層23上方,其中，第一封蓋25的下表面具有一阻擋層25a,且第一封蓋25與罩幕層23之間具有一黏著層24。接著，如圖3D所示，以例如但不限于感應耦合電漿蝕刻技術(Inductively Coupled Plasma, ICP)蝕刻基板21背面產生該第一腔室21a。接下來，如圖3E所示，例如但不限于以共熔合金、玻璃熔塊、環(huán)氧化物或焊錫固定第二封蓋26于基板21下方。接著,如圖3F所示,通過直通娃晶穿孔技術(Through-Silicon Via, TSV)形成導線27，使之穿過基板21及第二封蓋26，用以傳導微機電系統(tǒng)元件區(qū)22的訊號至微機電系統(tǒng)麥克風裝置20的外部。接著，如圖3G所示，以例如但不限于感應耦合電漿蝕刻技術(Inductively Coupled Plasma, ICP)蝕刻該第一封蓋25使其產生開口。最后，如圖3H所示，以例如氟化氫蒸汽蝕刻技術(HF vapor etching)去除阻擋層25a及絕緣材質區(qū)22c的一部分，產生第二腔室22d，其中，該第二腔室22d與第一腔室21a及第一封蓋25的開口相連通，且該第二腔室22d與金屬層22a、通道層22b、及絕緣材質區(qū)22c整體形成一微機電系統(tǒng)元件區(qū)22。請參考圖31，在上述工藝當中，第一封蓋25亦可先獨自進行蝕刻以產生開口，并與黏著層24黏合(蝕刻與黏合次序可互換)，待與基板21有關的部份或所有程序完成之后，再固定于該罩幕層23上方。亦即，與第一封蓋25相關的工藝、和與基板21有關的部份或所有工藝，可以平行進行，之后再將兩者結合。圖4顯不本發(fā)明的第二實施例的剖視圖。微機電系統(tǒng)麥克風裝置30包含一基板31、一微機電系統(tǒng)兀件區(qū)32、一罩幕層33、一黏著層34、一第一封蓋35、一第二封蓋36、導線37及一絕緣層38。其中，絕緣層38位于第二封蓋36的下表面，用以避免導線37與第二封蓋36直接接觸。在本實施例中，除增加了絕緣層38之外，整體而言，在功能與工藝上皆與第一實施例無實質差異，因此不予贅述。圖5顯不本發(fā)明的第三實施例的剖視圖。微機電系統(tǒng)麥克風裝置40包含一基板41、一微機電系統(tǒng)兀件區(qū)42、一罩幕層43、一黏著層44、一第一封蓋45、一第二封蓋46及導線47。其中，該基板包含一第一腔室41a，其形狀可例如但不限于圖中所示的形狀。不同于 第一實施例，在本實施例中，是通過繞線接點技術(T-contact)傳導微機電系統(tǒng)元件區(qū)42的訊號至微機電系統(tǒng)麥克風裝置40的外部。詳言之，導線47沿著基板41側邊繞過基板41，并延伸至該第二封蓋46的下表面。而本實施例的制作程序與該第一實施例類似，主要差異在于導線的連接方式，故僅就導線部份加以說明，其它部分不予贅述。同樣地，在本實施例中，亦可以單獨制作第一封蓋45，將與第一封蓋45相關的工藝、和與基板41有關的部份或所有工藝，分開進行，之后再將兩者結合。以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領域技術人員易于了解本發(fā)明的內容，并非用來限定本發(fā)明的權利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領域技術人員可以思及各種等效變化。例如，本發(fā)明的金屬層與通道層數目不限于實施例所示，可為其它數目；再如，開口及腔室的數目及形狀亦不限于實施例所示，可為任意數量及形狀的開口及腔室；又如，由剖視圖視之，導線的形狀不限于如圖所示的形狀，亦可以為其它任意形狀；又如，微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制造程序不限于依照實施例所述的順序，在不影響元件的特性下，可做任意的調整。因此，本發(fā)明的范圍應涵蓋上述及其它所有等效變化。
權利要求
1.一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其特征在于，包含 提供一基板； 于該基板上方，形成金屬層、通道層、及絕緣材質區(qū)； 于最上層金屬層上方，形成一罩幕層； 蝕刻部分該罩幕層，使該絕緣材質區(qū)露出部分； 固定一第一封蓋，使該第一封蓋位于該罩幕層上方，且使該第一封蓋具有至少一開n ； 蝕刻該基板背面，以形成一第一腔室； 固定一第二封蓋，使該第二封蓋位于該基板下方；以及 去除該絕緣材質區(qū)的一部分，產生一第二腔室，其中，該第二腔室與該第一腔室及該至少一開口相連通，且該第二腔室與該金屬層、通道層、及絕緣材質區(qū)整體形成一微機電系統(tǒng)元件區(qū)。
2.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，進一步包含形成一黏著層，介于該第一封蓋及該罩幕層之間，用以固定該第一封蓋。
3.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，該蝕刻該基板背面，以形成一第一腔室的步驟包括以感應耦合電漿蝕刻技術蝕刻產生該第一腔室。
4.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，使該第一封蓋具有至少一開口的步驟包括 于第一封蓋下表面形成一阻擋層； 蝕刻該第一封蓋，以形成該至少一開口。
5.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，進一步包括利用氟化氫蒸汽蝕刻技術除去該阻擋層。
6.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，該固定一第一封蓋，使該第一封蓋位于該罩幕層上方的步驟包括以共熔合金、玻璃熔塊、環(huán)氧化物或焊錫進行固定。
7.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，該固定一第二封蓋，使該第二封蓋位于該基板下方的步驟包括以共熔合金、玻璃熔塊、環(huán)氧化物或焊錫進行固定。
8.如權利要求O所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，進一步包含形成至少一導線，用以傳導該微機電系統(tǒng)元件區(qū)的訊號至該微機電系統(tǒng)麥克風裝置的外部。
9.如權利要求8所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，形成至少一導線，用以傳導該微機電系統(tǒng)元件區(qū)的訊號至該微機電系統(tǒng)麥克風裝置的外部的步驟包括利用直通硅晶穿孔技術或繞線接點技術使該至少一導線穿過該基板與該第二封蓋。
10.如權利要求0所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置的制作方法，其中，去除該絕緣材質區(qū)的一部分，產生一第二腔室的步驟包括利用氟化氫蒸汽蝕刻技術進行蝕刻。
11.一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其特征在于，包含 一基板，該基板包含一第一腔室； 一微機電系統(tǒng)兀件區(qū)，位于該基板上方，其中，該微機電系統(tǒng)兀件區(qū)包含金屬層、通道層、絕緣材質區(qū)及一第二腔室；一罩幕層，位于該微機電系統(tǒng)兀件區(qū)上方； 一第一封蓋，固定于該罩幕層上方，且該第一封蓋具有至少一開口與該第二腔室相通；以及 一第二封蓋，固定于該基板下方。
12.如權利要求11所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中，進一步包含一黏著層，介于該第一封蓋與該微機電系統(tǒng)兀件區(qū)之間。
13.如權利要求11所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中，該第一封蓋的材質為硅晶圓。
14.如權利要求11所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中，該第二封蓋的材質為硅晶圓。
15.如權利要求11所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中，進一步包含至少一導線，用以 傳導該微機電系統(tǒng)兀件區(qū)的訊號至該微機電系統(tǒng)麥克風裝置的外部。
16.如權利要求15所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中，該至少一導線穿過該基板及第二封蓋。
17.如權利要求15所述的微機電系統(tǒng)麥克風裝置，其中，該至少一導線沿著該基板側邊繞過該基板，并延伸至該第二封蓋的下表面。
全文摘要
本發(fā)明提出一種微機電系統(tǒng)麥克風裝置及其制作方法，所述微機電系統(tǒng)麥克風裝置包含一基板，該基板包含一第一腔室；一微機電系統(tǒng)元件區(qū)，位于該基板上方，其中，該微機電系統(tǒng)元件區(qū)包含金屬層、通道層、絕緣材質區(qū)及一第二腔室；一罩幕層，位于該微機電系統(tǒng)元件區(qū)上方；一第一封蓋，固定于該罩幕層上方，且具有至少一開口與該第二腔室相通；以及一第二封蓋，固定于該基板下方。
文檔編號H04R31/00GK102752699SQ20111010310
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2011年4月19日
發(fā)明者孫志銘, 王傳蔚 申請人:原相科技股份有限公司