[發(fā)明專利]一種MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310360141.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103491490B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉紅波;王勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H04R19/04
• 分類號(hào): H04R19/04;H04R31/00
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

本發(fā)明公開(kāi)了一種MEMS麥克風(fēng)芯片，其與集成電路集成于PCB基板上以形成MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，所述麥克風(fēng)芯片包括：半導(dǎo)體襯底；第一介質(zhì)層；第一器件層，其包括相互分隔的麥克風(fēng)下電極及電容下極板；第二介質(zhì)層；第二器件層，其包括相互分隔的麥克風(fēng)上電極及電容上極板；麥克風(fēng)上電極位于麥克風(fēng)下電極的上方并與所述麥克風(fēng)下電極之間形成空氣隙；電容上極板通過(guò)第二介質(zhì)層支撐于電容下極板的正上方；電容上極板、電容下極板及兩者間的第二介質(zhì)層形成去耦電容。本發(fā)明還提供了一種具有上述麥克風(fēng)芯片的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的輕薄化及制造工藝的簡(jiǎn)單化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，消費(fèi)者越來(lái)越多地使用通信設(shè)備，如智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等；并且這些電子產(chǎn)品體積不斷縮小、性能越來(lái)越高，相應(yīng)的要求配套的電子元件的體積不斷減小、且性能和一致性提高。目前，利用MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System微電子機(jī)械系統(tǒng)）工藝集成的MEMS硅電容麥克風(fēng)是通過(guò)與集成電路制造兼容的表面加工或體硅加工工藝制造的麥克風(fēng)，由于可以利用持續(xù)微縮的CMOS工藝技術(shù)，MEMS麥克風(fēng)可以做得很小，使得它可以廣泛地批量應(yīng)用到手機(jī)、筆記本電腦、藍(lán)牙耳機(jī)、平板電腦和攝像機(jī)等電子產(chǎn)品中。

如圖1所示，MEMS麥克風(fēng)通常包括PCB基板4，其上安裝有相互電連接的MEMS麥克風(fēng)芯片1和集成前置放大器的專用集成電路ASIC芯片2，以及去耦電容元件3，PCB基板4被金屬屏蔽罩5覆蓋。其中，MEMS麥克風(fēng)芯片1是MEMS麥克風(fēng)的核心器件，此芯片可以完成聲電轉(zhuǎn)換功能。它包括硅襯底、襯底上設(shè)置有上下貫通的腔體，襯底上方設(shè)置一個(gè)由固定極板11、振動(dòng)膜12構(gòu)成的平行板電容器；振動(dòng)膜11受外界聲音信號(hào)影響發(fā)生振動(dòng)，使得平行板電容器的電容值發(fā)生變化，產(chǎn)生電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換功能。ASIC芯片2則對(duì)MEMS麥克風(fēng)芯片1轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，以實(shí)現(xiàn)其他更多的功能，例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端進(jìn)行通話、或進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別等。去耦電容3則起到隔離信號(hào)和地、電源和地之間的噪聲的作用。在圖1所示的MEMS麥克風(fēng)中，去耦電容3是貼裝于PCB基板4上，如此一來(lái)將占用較大面積，不利于MEMS麥克風(fēng)的輕薄化。為了改善這一缺點(diǎn)，提供了另一種MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖2，通過(guò)在PCB基板4上集成埋層電容3’來(lái)替代貼裝的去耦電容元件，然而PCB埋層電容大大增加了PCB基板加工的工藝復(fù)雜性及成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及MEMS麥克風(fēng)芯片的制造方法，用以有效降低工藝復(fù)雜度和成本，同時(shí)有利于MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的輕薄化。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種MEMS麥克風(fēng)芯片，其與集成電路集成于PCB基板上以形成MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，其包括：半導(dǎo)體襯底，其具有腔體；第一介質(zhì)層，形成于所述襯底上方，具有與所述腔體相通的通孔；第一器件層，形成于所述第一介質(zhì)層上方，其包括相互分隔的麥克風(fēng)下電極及電容下極板，所述麥克風(fēng)下電極位于所述通孔的上方且至少部分與所述第一介質(zhì)層接觸；第二介質(zhì)層，形成于所述第一器件層上方；第二器件層，形成于所述第二介質(zhì)層上方，其包括相互分隔的麥克風(fēng)上電極及電容上極板，所述麥克風(fēng)上電極位于所述麥克風(fēng)下電極的上方并與所述麥克風(fēng)下電極之間形成空氣隙；所述電容上極板通過(guò)所述第二介質(zhì)層支撐于所述電容下極板的正上方；所述電容上極板、電容下極板及兩者間的所述第二介質(zhì)層形成去耦電容。

可選的，所述第一器件層和所述第二器件層的材料為金屬和/或多晶硅材料。

可選的，所述第一介質(zhì)層和所述第二介質(zhì)層的材料為氧化硅。

可選的，所述麥克風(fēng)上電極為振動(dòng)膜，所述麥克風(fēng)下電極為背電極；或所述麥克風(fēng)上電極為背電極，所述麥克風(fēng)下電極為振動(dòng)膜。

可選的，所述去耦電容的數(shù)量為2個(gè)，所述電容上極板包括分開(kāi)的第一上極板和第二上極板，所述電容下極板包括分開(kāi)的第一下極板和第二下極板。