[發明專利]微機電系統麥克風的晶片級封裝結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201010164627.2
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN102223591A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 黃建欣;陳立哲;王銘義;藍邦強;吳惠敏;蘇宗一
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R31/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及一種微機電系統(Micro?Electromechanical?System，MEMS)麥克風，且特別是涉及一種微機電系統麥克風的晶片級封裝結構及其制造方法。

背景技術

微機電系統技術的發展開辟了一個全新的技術領域和產業，其已被廣泛地應用于各種具有電子與機械雙重特性的微電子裝置中，例如壓力感應器、加速器與微型麥克風等。微機電系統麥克風具有重量輕、體積小以及信號品質佳等特性，故微機電系統麥克風逐漸成為微型麥克風的主流。

圖1是已知一種微機電系統麥克風的封裝結構的示意圖。請參照圖1，已知微機電系統麥克風的封裝結構100是將MEMS芯片110及互補金屬氧化物半導體(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，CMOS)芯片120設置于基板130上，并通過固定于基板130的金屬蓋140遮蓋MEMS芯片110及CMOS芯片120，以保護MEMS芯片110及CMOS芯片120。此外，金屬蓋140設有收音孔142。

已知微機電系統麥克風的封裝結構100中，封裝工藝所耗費的封裝成本約占整個微機電系統麥克風的封裝結構100的生產成本的75％，而且在進行封裝時將會產生很大的封裝應力。為了改善此情形，并降低生產成本，有必要提出一種新的微機電系統麥克風的封裝結構。

發明內容

本發明提供一種微機電系統麥克風的晶片級封裝結構，以降低生產成本。

本發明另提供一種微機電系統麥克風的晶片級封裝結構的制造方法，以降低生產成本。

為達上述優點，本發明提出一種微機電系統麥克風的晶片級封裝結構，其包括基底、多個介電層、微機電振膜、多個支撐環以及保護層。介電層堆疊于基底上，微機電振膜配置于介電層的其中兩相鄰的介電層之間，且微機電振膜與基底之間有第一腔室。支撐環分別配置于部分介電層中，且支撐環相互堆疊。位于較下層的支撐環的內徑大于位于較上層的支撐環的內徑，且最上層的支撐環位于最上層的介電層中。保護層配置于最上層的支撐環上，且遮蓋微機電振膜。微機電振膜與保護層之間有第二腔室，且保護層具有暴露出微機電振膜的多個第一貫孔。

在本發明的實施例中，上述的支撐環的材料包括金屬。

在本發明的實施例中，上述的保護層的材料包括塑料、介電材料或金屬。

在本發明的實施例中，上述的微機電系統麥克風的晶片級封裝結構還包括電極層，配置于基底中或基底上。電極層的相對于微機電振膜的部分有多個第二貫孔，且基底的相對于微機電振膜的部分為鏤空區。

在本發明的實施例中，上述的微機電系統麥克風的晶片級封裝結構還包括保護環，位于微機電振膜下方的部分介電層中并圍繞第一腔室。

在本發明的實施例中，上述的保護環的材料包括金屬。

在本發明的實施例中，上述的最下層的支撐環及微機電振膜耦接至保護環。

在本發明的實施例中，上述的微機電系統麥克風的晶片級封裝結構還包括金屬氧化物半導體元件、多個導線以及多個介層窗插塞。金屬氧化物半導體元件位于基底上，且介電層還覆蓋金屬氧化物半導體元件。導線、介層窗插塞以及介電層構成內連線結構，且此內連線結構電性連接至金屬氧化物半導體元件。介電層與導線交錯堆疊，且介層窗插塞形成于介電層中并電性連接對應的相鄰兩層導線。

為達上述優點，本發明另提出一種微機電系統麥克風的晶片級封裝結構的制造方法，其包括下列步驟：在基底上依序形成多層介電層，并在介電層的其中兩相鄰的介電層之間形成微機電振膜，且在部分介電層中分別形成支撐環。這些支撐環相互堆疊，其中最上層的支撐環位于最上層的介電層中，且位于較下層的支撐環的內徑大于位于較上層的支撐環的內徑。接著，在最上層的支撐環上形成保護層，以覆蓋微機電振膜，其中保護層具有多個第一貫孔。然后，在微機電振膜與基底之間形成第一腔室，并于保護層與微機電振膜之間形成第二腔室。

在本發明的實施例中，在依序形成介電層之前還包括于基底上或基底中形成電極層。

在本發明的實施例中，上述的形成第一腔室的步驟包括：移除微機電振膜下方的部分基底，以在基底形成暴露出電極層的鏤空區；在電極層形成多個第二貫孔；以及以這些第二貫孔為蝕刻通道，移除位于微機電振膜與電極層之間的部分介電層，以形成第一腔室。

在本發明的實施例中，上述的支撐環的材料包括金屬。

在本發明的實施例中，上述的保護層的材料包括塑料、介電材料或金屬。

在本發明的實施例中，在形成介電層時還包括于部分介電層中形成保護環，且最下層的支撐環位于保護環上并耦接至保護環。