專利名稱：Mems麥克風(fēng)及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及麥克風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)，涉及ー種MEMS麥克風(fēng)及其封裝方法。
背景技術(shù)：
硅基MEMS麥克風(fēng)，也就是所說(shuō)的聲學(xué)換能器，正在助聽(tīng)器、移動(dòng)通信系統(tǒng)、數(shù)字相機(jī)、攝影機(jī)以及玩具エ業(yè)中扮演越來(lái)越重要的角色。ー個(gè)主 要的問(wèn)題是，將MEMS麥克風(fēng)小型化，同時(shí)仍然保持性能(諸如靈敏度、噪聲、緊湊性、健壯性、電磁干擾(EMI)屏蔽)非常好。在這方面已經(jīng)做出了一些嘗試。美國(guó)專利No. 6，324，907公開(kāi)了ー種包括柔韌細(xì)長(zhǎng)件、換能器系統(tǒng)以及蓋子的柔韌基底換能器組件，其中，安裝在柔韌細(xì)長(zhǎng)件上并由蓋子蓋住的換能器系統(tǒng)包括至少兩個(gè)芯片，分別用于檢測(cè)物理信號(hào)和處理電學(xué)信號(hào)。所述蓋子和柔韌印刷電路基底提供了良好的EMI屏蔽，然而，由于所述細(xì)長(zhǎng)基底之故，所述換能器組件的封裝尺寸很大，并且傳感元件和調(diào)節(jié)集成電路的分離要求有很大的封裝外売。美國(guó)專利No. 6，781，231公開(kāi)了ー種包括MEMS麥克風(fēng)、用于支撐MEMS麥克風(fēng)的基底以及用于蓋住MEMS麥克風(fēng)的導(dǎo)電蓋子的MEMS封裝，其中MEMS麥克風(fēng)包括MEMS聲學(xué)傳感元件和調(diào)節(jié)集成電路。所述導(dǎo)電蓋子和基底可以形成ー個(gè)外殼以及容納MEMS麥克風(fēng)，并對(duì)MEMS麥克風(fēng)進(jìn)行電磁干擾屏蔽。然而，此處有兩個(gè)限制因素妨礙了該封裝的尺寸減小，即，(I)所述MEMS聲學(xué)傳感元件與所述調(diào)節(jié)集成電路是分開(kāi)的，以及(2 )所述集成電路元件和基底之間的連線占據(jù)空間。歐洲專利EP 1214864公開(kāi)了ー種包含載體件、換能器元件和電子器件的傳感器系統(tǒng)，其中，所述換能器元件和電子器件均鍵合到所述載體件上，并通過(guò)保持在該載體件上的接觸元件電互聯(lián)。然而，該傳感器系統(tǒng)沒(méi)有良好的屏蔽，并且在硅器件和應(yīng)用印刷電路板(PCB)之間沒(méi)有應(yīng)カ緩沖。因此，需要ー種具有小型化尺寸以及良好性能的MEMS麥克風(fēng)，以及該MEMS麥克風(fēng)的封裝方法。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明提供ー種MEMS麥克風(fēng)及其封裝方法。在本發(fā)明所述的MEMS麥克風(fēng)中，包含聲學(xué)傳感元件以及ー個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)CMOS集成電路的單片芯片利用晶片級(jí)封裝技術(shù)與具有聲腔的硅載體芯片鍵合，其中，所述硅載體芯片具有倒裝鍵合墊，并且所述聲學(xué)傳感元件包括順應(yīng)性振膜、具有通孔的穿孔背板、以及在所述順應(yīng)性振膜和所述背板之間的空氣間隙。這樣，所述MEMS麥克風(fēng)可以具有小型化尺寸，同時(shí)具有良好的性能。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供ー種MEMS麥克風(fēng),其包括單片娃芯片,該單片娃芯片包含聲學(xué)傳感元件以及ー個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)CMOS集成電路，其中，所述聲學(xué)傳感元件包括順應(yīng)性振膜、具有通孔的穿孔背板、以及在所述順應(yīng)性振膜和所述背板之間的空氣間隙；硅基載體芯片，該硅基載體芯片具有聲腔、金屬穿過(guò)硅通孔引線、以及在每個(gè)金屬穿過(guò)硅通孔引線的兩端上的金屬墊，其中，所述硅基載體芯片與所述單片硅芯片在所述單片硅芯片的背板側(cè)上密封鍵合和電連接；基底，用于將所述單片芯片和所述硅基載體芯片的組件倒裝安裝在該基底上；導(dǎo)電蓋子，該導(dǎo)電蓋子具有以其邊緣為界的中心空腔，所述邊緣附著并電連接到所述基底上，所述中心空腔容納所述單片芯片和所述硅基載體芯片的組件；以及聲孔，該聲孔形成在所述導(dǎo)電蓋子上或所述基底上，以使外部聲波抵達(dá)所述聲學(xué)傳感元件，其中，所述單片硅芯片、所述硅基載體芯片和所述聲孔設(shè)置為使外部聲波從所述聲學(xué)傳感元件的順應(yīng)性振膜的一側(cè)來(lái)振動(dòng)該振膜。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述硅基載體芯片可 以形成有金屬穿過(guò)硅通孔引線以及金屬墊，所述金屬墊在每個(gè)金屬穿過(guò)硅通孔引線的兩端上，其中，在所述硅基載體芯片的ー側(cè)上的金屬墊與所述單片硅芯片鍵合，而另ー側(cè)上的金屬墊與所述基底鍵合，并且所述基底形成有電引線和墊。在一個(gè)例子中，所述聲孔可以形成在所述導(dǎo)電蓋子的任ー側(cè)，在所述聲腔的底部無(wú)開(kāi)孔。在另ー個(gè)例子中，所述聲孔可以形成在所述導(dǎo)電蓋子的任ー側(cè)，在所述聲腔的底部可以形成ー個(gè)或多個(gè)孔，以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合。在另ー個(gè)例子中，所述聲孔可以形成在所述基底上，所述硅基載體芯片的聲腔可以在其底部具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔，以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合并電連接。此外，在另ー個(gè)例子中，優(yōu)選地，所述聲孔可以與所述硅基載體芯片中的空腔的底部上的至少ー個(gè)開(kāi)孔對(duì)齊。在另ー個(gè)例子中，所述硅基載體芯片的聲腔可以與所述單片硅芯片的背板對(duì)齊。此外，在另ー個(gè)例子中，所述單片硅芯片和所述硅基載體芯片之間的鍵合可以為低于400°C的低溫下的金屬共晶鍵合。此外，在另ー個(gè)例子中，所述導(dǎo)電蓋子可以錫焊到所述基底上，或者利用導(dǎo)電粘合劑粘接到所述基底上?；蛘?，優(yōu)選地，所述硅基載體芯片和所述基底之間的鍵合可以為使用焊錫的倒裝法鍵合。此外，所述基底可以為具有單個(gè)或多個(gè)FR4層的任何印刷電路板，以及所述基底可以形成有電引線以及在該電引線兩端的墊。此外，所述導(dǎo)電蓋子可以由金屬或者由涂有或鍍有金屬的塑料制成根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供ー種MEMS麥克風(fēng)的制造方法，該方法包括制備單片硅芯片，該單片硅芯片集成有聲學(xué)傳感元件以及ー個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)CMOS集成電路，其中，所述聲學(xué)傳感元件包括順應(yīng)性振膜、具有通孔的背板以及在所述順應(yīng)性振膜和所述背板之間的空氣間隙；制備硅基載體芯片，該硅基載體芯片具有聲腔、金屬穿過(guò)硅通孔引線、以及在每個(gè)金屬穿過(guò)硅通孔引線的兩端上的金屬墊；利用金屬共晶鍵合，將所述硅基載體芯片與所述單片芯片在所述聲學(xué)傳感元件的背板側(cè)上鍵合；將所述單片芯片和所述硅基載體芯片的組件倒裝鍵合在基底上；將具有中心空腔的導(dǎo)電蓋子附著到所述基底的邊緣上，其中，所述中心空腔以該導(dǎo)電蓋子的邊緣為界，所述中心空腔容納所述單片硅芯片和硅基載體芯片的組件，其中，在所述導(dǎo)電蓋子或所述基底上形成有聲孔，以使外部聲波抵達(dá)所述聲學(xué)傳感元件。盡管上面簡(jiǎn)述了各個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)該明白，不一定所有的實(shí)施例都包括同樣的特征，在一些實(shí)施例中，上述ー些特征并非必須，而是希望存在。下面將詳細(xì)描述各種其它特征、實(shí)施例和益處。


從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的目的和特征將變得很清楚，在附圖中圖I是剖視圖，示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)；圖2A至圖2E是剖視圖，示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)的制造方法；以及圖3是剖視圖，示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖來(lái)描述要求保護(hù)的主題的各個(gè)方面，其中，附圖中的圖是示意性的， 未按比例來(lái)畫(huà)，并且在所有的附圖中使用同樣的附圖標(biāo)記來(lái)指示同樣的元件。在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，闡述了很多具體細(xì)節(jié)，以便提供ー個(gè)或多個(gè)方面的透徹理解。然而很顯然，在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)現(xiàn)這些方面。在其它情形中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以方框圖形式來(lái)示出，以便于描述ー個(gè)或多個(gè)方面。下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。(第一實(shí)施例)圖I是剖視圖，示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10的示例性結(jié)構(gòu)。如圖I所示，MEMS麥克風(fēng)10可以包括結(jié)合有聲學(xué)傳感元件100及調(diào)節(jié)CMOS集成電路(未示出)、硅基載體芯片200、基底300以及上面形成有聲孔420的導(dǎo)電性蓋子400的單片硅芯片。本實(shí)施例所述的單片硅芯片可以包括聲學(xué)傳感元件100和調(diào)節(jié)CMOS集成電路(未示出)。該單片硅芯片可以由聲學(xué)傳感元件100接收聲學(xué)信號(hào)并將接收到的聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以及由所述調(diào)節(jié)CMOS集成電路處理并輸出所述電信號(hào)。如圖I所示，聲學(xué)傳感元件100可以包括順應(yīng)性薄膜(諸如振膜)120、穿孔背板140、以及空氣間隙115，其中，穿孔背板140具有多個(gè)形成在其與振膜120相対的部分中的通孔143，空氣間隙115在振膜120和背板140之間，用于將振膜120與麥克風(fēng)背板140分開(kāi)。本實(shí)施例中的振膜120用作振動(dòng)膜以及電極，所述振動(dòng)膜響應(yīng)從其外部抵達(dá)振膜120的外部聲波進(jìn)行振動(dòng)。背板140提供聲學(xué)傳感元件100的另ー個(gè)電極，并在其上形成有多個(gè)通孔143，多個(gè)通孔143用于空氣流通，以減小振膜120開(kāi)始振動(dòng)時(shí)將遇到的空氣阻尼。上述聲學(xué)傳感元件100的一個(gè)例子在國(guó)際申請(qǐng)NO.PCT/CN2010/075514中有詳細(xì)的描述，其內(nèi)容通過(guò)引述結(jié)合于此。此外，調(diào)節(jié)CMOS集成電路及其與聲學(xué)傳感元件100的集成在本領(lǐng)域中是已知的，其詳細(xì)描述省略。所述單片硅芯片也可以具有在同側(cè)(例如在所述單片硅芯片的背板140側(cè))延展的電極墊141和電極墊142，其中，電極墊141從調(diào)節(jié)IC的信號(hào)輸出端引出，電極墊142從電源引出到調(diào)節(jié)1C。硅基載體芯片200可以具有形成在其中心的空腔220以及形成在空腔220周圍的多個(gè)通孔，其中，空腔220從硅基載體芯片200的上表面延伸到某一深度，并與所述單片硅芯片的聲學(xué)傳感兀件100的背板140相對(duì)。所述多個(gè)通孔從娃基載體芯片200的上表面延伸到下表面，并在其中填充有金屬240。填充在所述多個(gè)通孔中的金屬引線240中的每條金屬引線的兩端分別與在硅基載體芯片200的上表面和下表面上展開(kāi)的兩個(gè)金屬墊電連接。所述單片硅芯片的背板140 —側(cè)上的電極墊(即，墊141、墊142和/或其它墊)利用例如金屬共晶鍵合(例如，SnAu等)與所述硅基載體芯片的上表面上的相應(yīng)金屬墊250鍵合，使得所述單片硅芯片與硅基載體芯片200鍵合并電連接。注意，金屬共晶鍵合塊500構(gòu)成了環(huán)繞空腔220的密封環(huán)的一部分，這意味著外部聲波不能穿過(guò)所述密封環(huán)?；?00可以由例如雙層PCB板形成。在本例中，基底300在其兩側(cè)具有PCB布線層350、360?；?00在其兩側(cè)也形成有電引線和墊。硅基載體芯片200的下表面上的金屬墊260例如通過(guò)錫焊或利用導(dǎo)電粘合劑600與基底300的上表面上的PCB布線層350的預(yù)定部分倒裝鍵合，使得與所述單片硅芯片鍵合的硅基載體芯片200安裝在基底300上并與其電連接?；?00在上表面并沿著基底300的周邊還具有金屬環(huán)墊380，金屬環(huán)墊380用來(lái)使基底300與導(dǎo)電蓋子400附著并電連接，如后面所述。上述只是基底300的ー個(gè)例子。在其它例子中，基底300可以由多層PCB板或柔韌印刷電路(FPC)板制成。
導(dǎo)電蓋子400可以由金屬或由內(nèi)表面或外表面上涂有導(dǎo)電層的塑料制成，并具有中心腔，該中心腔的邊緣通過(guò)例如錫焊或利用導(dǎo)電粘合劑700與基底300的金屬環(huán)墊380附著并電連接。因此，導(dǎo)電蓋子400和基底300構(gòu)成了封閉空間，以容納所述單片硅芯片和硅基載體芯片200，井能使其屏蔽掉外部電磁干擾。導(dǎo)電蓋子400還可以在其上(優(yōu)選為在蓋子的上表面上)具有聲孔420，以便使外部聲波抵達(dá)在蓋子中容納的單片硅芯片的聲學(xué)傳感元件100。顯然，聲孔420可以形成在所述蓋子的另ー個(gè)表面上。如上所述,在本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10中，導(dǎo)電蓋子400和基底300形成腔，以容納所述單片硅芯片和硅基載體芯片200，該腔通過(guò)導(dǎo)電蓋子400上的聲孔420與外部連通，同時(shí)，所述單片硅芯片中的空氣間隙115與硅基載體芯片200中的空腔220通過(guò)聲學(xué)傳感元件100的背板140上的通孔143彼此連通，并形成內(nèi)空間，該內(nèi)空間在聲學(xué)上相對(duì)于與外部連通的所述腔是密封的。因此，外部聲波能夠通過(guò)導(dǎo)電蓋子400上的聲孔420進(jìn)入所述腔中，并只能從所述單片硅芯片的聲學(xué)傳感元件100的振膜120的外側(cè)(即，從圖I中的振膜120的上側(cè))抵達(dá)振膜120并使其振動(dòng)，這就能確保不會(huì)有任何外部聲波從振膜120的另ー側(cè)抵達(dá)振膜120，從而抵消振膜120的振動(dòng)。硅基載體芯片200的空腔220提供更多的背腔空間，以減小振膜120開(kāi)始振動(dòng)時(shí)將遇到的空氣阻力，該空氣阻力是由所述內(nèi)空間中的受壓縮空氣引起的。此外，硅基載體芯片200也可以用作所述單片硅芯片和基底300之間的應(yīng)カ緩沖件。在本實(shí)施例的另ー種變型中，硅基載體芯片200的空腔220的底部可以具有通孔，同時(shí)所述單片硅芯片和硅基載體芯片的組件則密封鍵合到所述PCB基底上，其優(yōu)點(diǎn)是，這種變型中所描述的單片硅芯片和硅基載體的同一組件既可以用于本實(shí)施例中，也可以用于后面所描述的第二實(shí)施例中。在本實(shí)施例的另ー種變型中，所述鍵合材料可以使用電學(xué)上各向異性的導(dǎo)電聚合物或各向異性的導(dǎo)電膜(ACF)來(lái)替代，這類材料的特征在干，它可以只在ー個(gè)方向上導(dǎo)電，而在與該方向垂直的其它兩個(gè)方向上不導(dǎo)電。使用這種材料作為鍵合材料的優(yōu)點(diǎn)在干，該鍵合材料可以靠自身形成密封環(huán)，而不會(huì)引起短路。下面，將參考圖2A到圖2F來(lái)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10的制造方法。圖2A到圖2F是剖視圖，示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10的制造方法。在下面的描述中，為了清楚簡(jiǎn)明起見(jiàn)，省略了大量的エ藝細(xì)節(jié)，諸如設(shè)備、條件、參數(shù)等，這是考慮到它們?yōu)楸绢I(lǐng)域中的技術(shù)人員所公知。在步驟S201中，如圖2A所示，制備如上所述的包含聲學(xué)傳感元件100和調(diào)節(jié)CMOS集成電路的單片硅芯片，其中，所述單片硅芯片的聲學(xué)傳感元件100包括順應(yīng)性振膜120 ；背板140，該背板在其與振膜120相対的部分中形成有多個(gè)通孔143 ;空氣間隙115，該空氣間隙115在振膜120和背板140之間，用于將振膜120與背板140分開(kāi)；以及延展在所述單片娃芯片的背板140 —側(cè)的多個(gè)電極墊,它們包括可以從電源或振膜120引出的電極墊141、從信號(hào)輸出端或背板140引出的電極墊142以及從調(diào)節(jié)CMOS集成電路引出的其它電極墊(未示出)。所述單片硅芯片的制造方法在例如國(guó)際申請(qǐng)NO.PCT/CN2010/075514中有詳細(xì)的描述，這里就不再重復(fù)了。 在步驟S203中，如圖2B所示，制備上述硅基載體芯片200。硅基載體芯片200可以通過(guò)下述步驟形成首先，準(zhǔn)備硅基基底；然后，例如，圖案化所述硅基基底并通過(guò)硅深槽反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或濕法刻蝕將其刻蝕到一定深度以在所述硅基基底中形成空腔；在所述空腔220的周圍以類似的方法圖案化所述硅基基底并對(duì)其進(jìn)行刻蝕，以形成多個(gè)通孔；通過(guò)鍍法用金屬填充所述通孔以形成電引線240，并在所述硅基基底的兩個(gè)表面上蒸發(fā)金屬，以便在電引線240的兩端形成金屬墊250、260。注意,在本領(lǐng)域中，娃基載體芯片200的制造方法是已知的，并且能夠在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下以其它方式進(jìn)行修改。在步驟S205中，如圖2C所不,利用金屬共晶鍵合(例如，SnAu等),使所述娃基載體芯片與所述單片芯片在聲學(xué)傳感元件100的背板140 —側(cè)上密封鍵合，以便使所述空氣間隙和所述聲學(xué)空腔彼此連通。例如，將步驟201中制備的單片硅芯片朝下翻轉(zhuǎn)，使得所述單片硅芯片的聲學(xué)傳感元件100的背板140面對(duì)硅基芯片200的空腔220，以及形成在所述單片娃芯片的背板140 —側(cè)上的電極墊(例如，電極墊141、142等)面對(duì)形成在娃基載體芯片200的上表面上的相應(yīng)的金屬墊250。隨后，在400°C以下的低溫中利用例如金屬共晶鍵合500將所述單片硅芯片的電極墊與硅基載體芯片200的相應(yīng)的金屬墊250鍵合，從而將所述單片硅芯片鍵合到硅基載體芯片200上。在步驟S207中，如圖2D所示，將所述單片芯片和硅基載體芯片200的組件倒裝鍵合到基底300上。例如，利用例如導(dǎo)電粘合劑或焊錫600將硅基載體芯片200的下表面上的金屬墊260鍵合到基底300的上表面上的PCB布線層350中的預(yù)定部分上，使得與所述單片硅芯片鍵合的硅基載體芯片200安裝在基底300上并與其電連接。在步驟S209中，如圖2E所示，將具有中心空腔的導(dǎo)電蓋子(所述中心空腔以該導(dǎo)電蓋子的邊緣為界)附著到所述基底的邊緣上，所述中心空腔容納所述單片硅芯片和硅基載體芯片的組件。例如，通過(guò)錫焊或利用例如導(dǎo)電粘合劑700使導(dǎo)電蓋子400的敞ロ端的邊緣附著并電連接到基底300的上表面上的金屬環(huán)墊380上。因此，導(dǎo)電蓋子400和基底300構(gòu)成封閉空間以容納所述單片硅芯片和硅基載體芯片200，并且導(dǎo)電蓋子400上的聲孔420允許外部聲波進(jìn)入該封閉空間并從聲學(xué)傳感元件100的ー側(cè)(例如，圖I中的振膜120的上側(cè))抵達(dá)聲學(xué)傳感元件100。到此，提供了本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)的制造方法。然而，在上述方法中，步驟S201-S203可以以不同的順序進(jìn)行處理。(第二實(shí)施例)下面，將參考圖3來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)的示例性結(jié)構(gòu)。圖3是剖視圖，示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10’的結(jié)構(gòu)，與圖I對(duì)比，圖3不同于圖I之處在于，在第二實(shí)施例中，聲孔320形成在PCB基底300’上；多個(gè)通孔280形成在硅基載體芯片200’的空腔220的底部；以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合并電連接。例如，焊劑或?qū)щ娦哉澈蟿?00在硅基載體芯片200’和PCB基底300’之間形成密封環(huán)，這意味著，外部聲波不能穿過(guò)所述密封環(huán)并從振膜120的上側(cè)(如圖3)抵達(dá)振膜120，這就防止外部聲波從振膜120的上側(cè)對(duì)振膜120進(jìn)行振動(dòng)，因而，外部聲波只能從振膜120的下側(cè)(如圖3)對(duì)振膜120進(jìn)行振動(dòng)。如上所述，在第一實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10中，由蓋子400和PCB基底300構(gòu)成的腔通過(guò)形成在蓋子400上的孔420與外部環(huán)境連通，該腔通過(guò)振膜120分為兩個(gè)空間，·其中，根據(jù)聲音進(jìn)入路徑，振膜120和聲孔420之間的ー個(gè)空間為前通道，而振膜120和空腔220之間的另一空間用作背腔(如圖I)。相反，在第二實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)10’中，由蓋子400和PCB基底300’構(gòu)成的腔通過(guò)形成在基底300’上的孔320與外部環(huán)境連通，并且該腔由振膜120分為兩個(gè)空間，其中，根據(jù)聲音進(jìn)入通道，振膜120和聲孔320之間的一個(gè)空間為前通道，而振膜120和蓋子400之間的另一個(gè)空間用作背腔(如圖3)。本發(fā)明第二實(shí)施例所述的MEMS麥克風(fēng)的制造方法類似于第一實(shí)施例中的制造方法，因此，其詳細(xì)描述省略。應(yīng)該注意，所述MEMS麥克風(fēng)通常優(yōu)選為圓形形狀，但其它形狀，例如方形、長(zhǎng)方形或其它多邊形形狀也是可以的。前面提供的本發(fā)明的描述能使本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員制造或使用本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)所述公開(kāi)作各種修改是很顯然的，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以將這里所界定的一般原理運(yùn)用到其它變型中。因此，本公開(kāi)不是用來(lái)限制在這里所描述的例子上，而是用來(lái)與符合這里所公開(kāi)的原理和新特征的最寬范圍ー致。
權(quán)利要求
1.ー種MEMS麥克風(fēng)，包括 單片硅芯片，該單片硅芯片包含聲學(xué)傳感元件以及ー個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)CMOS集成電路，其中，所述聲學(xué)傳感元件包括順應(yīng)性振膜、具有通孔的穿孔背板、以及在所述順應(yīng)性振膜和所述背板之間的空氣間隙； 硅基載體芯片，該硅基載體芯片具有聲腔、金屬穿過(guò)硅通孔引線、以及在每個(gè)金屬穿過(guò)硅通孔引線的兩端上的金屬墊，其中，所述硅基載體芯片與所述單片硅芯片在所述單片硅芯片的背板側(cè)上密封鍵合和電連接； 基底，用于將所述單片芯片和所述硅基載體芯片的組件倒裝安裝在該基底上； 導(dǎo)電蓋子，該導(dǎo)電蓋子具有以其邊緣為界的中心空腔，所述邊緣附著并電連接到所述基底上，所述中心空腔容納所述單片芯片和所述硅基載體芯片的組件；以及 聲孔，該聲孔形成在所述導(dǎo)電蓋子上或所述基底上，以使外部聲波抵達(dá)所述聲學(xué)傳感元件，其中，所述單片硅芯片、所述硅基載體芯片和所述聲孔設(shè)置為使外部聲波從所述聲學(xué)傳感元件的順應(yīng)性振膜的一側(cè)來(lái)振動(dòng)該振膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述硅基載體芯片形成有金屬穿過(guò)硅通孔引線以及金屬墊，所述金屬墊在每個(gè)金屬穿過(guò)硅通孔引線的兩端上，其中，在所述硅基載體芯片的ー側(cè)上的金屬墊與所述單片硅芯片鍵合，而另ー側(cè)上的金屬墊與所述基底鍵合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述聲孔形成在所述導(dǎo)電蓋子的上側(cè)，在所述硅基載體芯片的聲腔的底部無(wú)開(kāi)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述聲孔形成在所述導(dǎo)電蓋子的任ー側(cè)，在所述聲腔的底部形成ー個(gè)或多個(gè)孔，以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述聲孔形成在所述基底上，所述硅基載體芯片的聲腔在其底部具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔，以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合并電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述聲孔與所述硅基載體芯片中的空腔的底部上的至少ー個(gè)開(kāi)孔對(duì)齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述硅基載體芯片的聲腔與所述單片硅芯片的背板對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述單片硅芯片和所述硅基載體芯片之間的鍵合為低于400°C的低溫下的金屬共晶鍵合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述導(dǎo)電蓋子錫焊到所述基底上，或者利用導(dǎo)電粘合劑粘接到所述基底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述導(dǎo)電蓋子由金屬或者由涂有或鍍有金屬的塑料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述基底為具有單個(gè)或多個(gè)FR4層的任何印刷電路板，以及所述基底形成有電引線以及在該電引線兩端的墊。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS麥克風(fēng)，其中，所述硅基載體芯片和所述基底之間的鍵合為倒裝法錫焊。
13.ー種MEMS麥克風(fēng)的制造方法，包括 制備單片硅芯片，該單片硅芯片集成有聲學(xué)傳感元件以及ー個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)CMOS集成電路，其中，所述聲學(xué)傳感元件包括順應(yīng)性振膜、具有通孔的背板以及在所述順應(yīng)性振膜和所述背板之間的空氣間隙； 制備硅基載體芯片，該硅基載體芯片具有聲腔、金屬穿過(guò)硅通孔弓I線、以及在每個(gè)金屬穿過(guò)硅通孔引線的兩端上的金屬墊； 利用金屬共晶鍵合，將所述硅基載體芯片與所述單片芯片在所述聲學(xué)傳感元件的背板側(cè)上密封鍵合； 將所述單片芯片和所述硅基載體芯片的組件倒裝鍵合在基底上； 將具有中心空腔的導(dǎo)電蓋子附著到所述基底的邊緣上，其中，所述中心空腔以該導(dǎo)電蓋子的邊緣為界，所述中心空腔容納所述單片硅芯片和硅基載體芯片的組件， 其中，在所述導(dǎo)電蓋子或所述基底上形成有聲孔，以使外部聲波抵達(dá)所述聲學(xué)傳感元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述聲孔形成在所述導(dǎo)電蓋子的上，并且在制備所述硅基載體芯片期間，在所述聲腔的底部不形成開(kāi)孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述聲孔形成在所述導(dǎo)電蓋子上，在制備所述娃基載體芯片期間在所述聲腔的底部形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔，以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述聲孔形成在所述基底上，在制備所述硅基載體芯片期間在所述聲腔的底部形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔，以及所述硅基載體芯片與所述基底密封鍵合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MEMS麥克風(fēng)及其制造方法，所述MEMS麥克風(fēng)包括包含聲學(xué)傳感元件以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)CMOS集成電路的單片硅芯片；具有聲腔的硅基載體芯片；用于在其上表面安裝單片芯片和硅基載體芯片的組件的基底；附著并電連接到基底上以容納單片芯片和硅基載體芯片的組件的導(dǎo)電蓋子；以及形成在導(dǎo)電蓋子上或基底上以使外部聲波抵達(dá)所述聲學(xué)傳感元件的聲孔，其中，所述單片硅芯片、所述硅基載體芯片和所述聲孔設(shè)置為使外部聲波從所述聲學(xué)傳感元件的振膜的一側(cè)來(lái)振動(dòng)該振膜。
文檔編號(hào)H04R19/00GK102726065SQ201080062318
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者宋青林, 龐勝利, 王喆, 谷芳輝 申請(qǐng)人:歌爾聲學(xué)股份有限公司