專利名稱：具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電麥克風(fēng)芯片領(lǐng)域，尤其是一種在原本的背腔空間之外，另外再擴(kuò)增設(shè)置一連通的背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片。
背景技術(shù)：
近年來隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品愈來愈能朝向微型化及薄型化來設(shè)計；在電聲領(lǐng)域的產(chǎn)品當(dāng)中，用來將聲波轉(zhuǎn)換為電子訊號的麥克風(fēng)在與半導(dǎo)體技術(shù)結(jié)合過程上發(fā)展最為快速，目前市面上可見的許多電子產(chǎn)品中皆已組配有微機(jī)電(MEMQ麥克風(fēng)， 其與現(xiàn)有較為廣泛使用的駐極體麥克風(fēng)(ECM)相較之下，具備有更強(qiáng)的耐熱、抗振與防射頻干擾的性能，也因為具有較佳的耐熱性能，因此微機(jī)電麥克風(fēng)可采用全自動表面貼裝生產(chǎn)工藝，不僅能簡化生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本，而且能夠因此提供較高的設(shè)計自由度及系統(tǒng)成本優(yōu)勢。圖1所示為現(xiàn)有微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的剖視圖。其中微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的形成，先在硅基板10由微機(jī)電工藝形成有一氧化硅絕緣層11及一氮化硅絕緣層12，且在氮化硅絕緣層12上再形成有一振膜層13及一電極14，其中振膜層13與電極14之間具有一導(dǎo)線15 以電性連接，另外，此處硅基板10上借由蝕刻方式形成有一背腔16，使得振膜層13懸設(shè)在氮化硅絕緣層12上，此處所敘述的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片可設(shè)置在一底板上，并電性連接于同樣設(shè)置在底板上的半導(dǎo)體芯片(ASIC)，且底板上結(jié)合具有音孔的外殼后，即組配形成為一微機(jī)電麥克風(fēng)，當(dāng)外界聲波由音孔傳入至微機(jī)電麥克風(fēng)芯片并使得振膜層13產(chǎn)生振動時， 即會對應(yīng)產(chǎn)生一電子訊號由電極14傳送至半導(dǎo)體芯片上，而輸出至微機(jī)電麥克風(fēng)所安裝的電子產(chǎn)品的處理器上。由于上述微機(jī)電麥克風(fēng)芯片尺寸非常小，因此在硅基板10上所形成的背腔16空間也是非常狹小，因此在有限的空間當(dāng)中所產(chǎn)生的空氣阻力，將使得振動層13的振動力下降，最后將導(dǎo)致微機(jī)電麥克風(fēng)的音質(zhì)下降，特別是靈敏度的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在基板既有的背腔之外，再于基板的適處延伸連通另一空間以作為背腔的擴(kuò)增，而能在不增加多余結(jié)構(gòu)的情況下達(dá)到背腔擴(kuò)增的效能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片包括有一基板，且基板具有一主背腔室及一副背腔室，副背腔室形成于主背腔室側(cè)面，與主背腔室間連通，在主背腔室上還懸設(shè)有一振膜，當(dāng)振膜接收外在聲波且相對該些背腔室產(chǎn)生振動時，即可產(chǎn)生對應(yīng)的電子訊號并傳輸至與微機(jī)電麥克風(fēng)芯片電性連接之一電子電路而作讀取處理。本發(fā)明所述具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片借由在基板上同時形成有主背腔室及副背腔室，不但擴(kuò)增了現(xiàn)有微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的背腔空間，且并未因此加大微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的整體尺寸，也不需求搭配其他結(jié)構(gòu)件來輔助，如此即可達(dá)成背腔擴(kuò)增的結(jié)果， 而使得此微機(jī)電麥克風(fēng)芯片組設(shè)于微機(jī)電麥克當(dāng)中時，展現(xiàn)出較佳的靈敏度，得到較佳的聲學(xué)頻率響應(yīng)曲線。


圖1為現(xiàn)有微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的剖視圖2A為本發(fā)明所述微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的剖視圖； 圖2B為圖2A的局部上透視圖3為本發(fā)明另一實施例的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片工藝示意圖(一)； 圖4A為本發(fā)明另一實施例的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片工藝示意圖(二)； 圖4B為圖4A圖的局部上透視圖5A為本發(fā)明另一實施例的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片工藝示意圖(三)； 圖5B為圖5A圖的局部上透視圖。圖中
10硅基板11氧化硅絕緣層12氮化硅絕緣層13振膜層14電極15導(dǎo)線16背腔20基板21主背腔室22副背腔室23通道30振膜40第一絕緣層50第二絕緣層51邊界柱60電極70導(dǎo)線
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖2A及2B圖所示為本實施例所述微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的剖視圖及局部上透視圖， 其中微機(jī)電麥克風(fēng)芯片包括有一基板20，基板20具有一主背腔室21及一副背腔室22，副背腔室22形成于主背腔室21的側(cè)面，主背腔室21與副背腔室22之間連通，在主背腔室21 上還懸設(shè)有一振膜30，當(dāng)振膜30接收外在聲波而相對所述背腔室21、22產(chǎn)生振動時，即可產(chǎn)生對應(yīng)的電子訊號以傳輸至與微機(jī)電麥克風(fēng)芯片電性連接的電子電路讀取處理。本實施例所述微機(jī)電麥克風(fēng)芯片與現(xiàn)有說明中相同可設(shè)置在一底板上，且電性連接于底板上的半導(dǎo)體芯片，當(dāng)?shù)装褰Y(jié)合具有音孔的外殼后，即可組配為一微機(jī)電麥克風(fēng)，因此上述振膜振動后所產(chǎn)生的電子訊號即可傳輸至半導(dǎo)體芯片，并再透過半導(dǎo)體芯片傳輸至安裝在此微機(jī)電麥克風(fēng)的電子產(chǎn)品處理器上。再者，此處基板20由硅材質(zhì)所制成，且基板20與振膜30之間還包括有第一絕緣層40與第二絕緣層50，振膜30由第二絕緣層50所承載，第一絕緣層40由二氧化硅所沉積形成，第二絕緣層50由氮化硅沉積形成。由于基板20以硅材質(zhì)制成，因此可借由蝕刻工藝來對基板20進(jìn)行加工，先在基板20上加工出兩個獨立的凹槽，之后再借由蝕刻第一絕緣層 40使得兩個凹槽之間建立起一個通道23，如此而能讓主背腔室21與副背腔室22之間形成連通，而此處另須說明的是，由于第二絕緣層50在沉積于第一絕緣層40上時即可設(shè)計邊界柱51形成于第一絕緣層40當(dāng)中，因此對第一絕緣層40進(jìn)行蝕刻時，僅會蝕刻掉在兩側(cè)邊界柱51之間的區(qū)域。詳細(xì)的工藝說明，將以另一實施例的附圖來輔以介紹。另外，基板20上還包括有一電極60，且電極60借由一導(dǎo)線70與振膜30電性連接，微機(jī)電麥克風(fēng)芯片借由電極60電性連接至上述半導(dǎo)體芯片。在本實施例當(dāng)中，如圖2A 所示，主背腔室21的寬度小于振膜30的寬度，副背腔室22形成于振膜30投影下來的外圍， 但此處主背腔室21的寬度也可等于振膜30的寬度，而使得副背腔室22形成在更外圍的區(qū)域，但所能達(dá)成的功效是相同的；再者，如圖2B所示，主背腔室21與振膜30均設(shè)計為圓形， 副背腔室22形成于導(dǎo)線70的下方，此處僅為示例，背腔室21、22的形狀并不限于此圖的形狀，可依照實際需求作設(shè)計。圖3至圖5B所示，為本發(fā)明另一實施例的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的工藝示意圖。圖3 中所示工藝階段，先準(zhǔn)備硅材質(zhì)的基板20，并在基板20上沉積第一絕緣層40，第一絕緣層 40上再沉積第二絕緣層50，第二絕緣層50上再形成振膜30、導(dǎo)線70及電極60等結(jié)構(gòu)，此處第一絕緣層40可選用二氧化硅材質(zhì)，第二絕緣層50可選擇氮化硅材質(zhì)，振膜30為多晶硅材質(zhì)，導(dǎo)線70及電極60皆可選擇具導(dǎo)電功能的金屬材質(zhì)。圖4A所示，將基板20中央及兩側(cè)適處分別借由干蝕刻工藝以形成大凹槽及小凹槽，中央大凹槽即作為主背腔室21，兩側(cè)小凹槽即作為副背腔室22，如圖4B所示，本實施例中副背腔室22共有四個，這些副背腔室22都呈圓弧狀而環(huán)繞于主背腔室21的周圍。接著， 如圖5A所示，由于第一絕緣層40與第二絕緣層50的材質(zhì)不同，因此可選擇僅對第一絕緣層40有蝕刻效果的電漿來作進(jìn)一步的蝕刻工藝，且加上因為第二絕緣層50在沉積于第一絕緣層40上時即可設(shè)計邊界柱51形成于第一絕緣層40當(dāng)中，因此對第一絕緣層40進(jìn)行蝕刻時，僅會蝕刻掉在兩側(cè)邊界柱51之間的區(qū)域，如圖5B所示，蝕刻掉第一絕緣層40所形成的通道23，使得主背腔室21與副背腔室22之間連通，等同振膜30產(chǎn)生振動時的背腔空間范圍擴(kuò)增，而能提供較佳的頻率響應(yīng)特性。綜上所述，本發(fā)明微機(jī)電麥克風(fēng)芯片借由在振膜下方以基板、第一絕緣層及第二絕緣層等三層材料所構(gòu)成，透過事先定義設(shè)計的背腔范圍，搭配蝕刻技術(shù)的工藝，能在基板上形成有主背腔室與副背腔室之間的溝通，并因此擴(kuò)增了振膜下方的背腔體積，與現(xiàn)有技術(shù)相較之下，本發(fā)明微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的振膜在接收外在聲波時，被空氣阻力的影響減少許多，較不易影響靈敏度，而能提供較佳聲音頻率響應(yīng)曲線。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明精神與范疇，而對其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是，包括有一基板，具有一主背腔室及一副背腔室，該副背腔室形成于該主背腔室側(cè)面，且該主背腔室與該副背腔室之間連通；以及一振膜，懸設(shè)于該主背腔室上；其中，當(dāng)該振膜接收外在聲波而相對該些背腔室產(chǎn)生振動時，即可產(chǎn)生對應(yīng)的一電子訊號以傳輸至與該微機(jī)電麥克風(fēng)芯片電性連接的電子電路讀取處理。
2.如權(quán)利要求1所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是還包括數(shù)個副背腔室設(shè)置在該主背腔室的周緣，且各自與該主背腔室連通。
3.如權(quán)利要求1所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述基板為為硅材質(zhì)，且該主背腔室與該副背腔室為蝕刻工藝形成。
4.如權(quán)利要求1所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述基板與該振膜之間還包括有第一絕緣層及第二絕緣層，第二絕緣層承載該振膜。
5.如權(quán)利要求4所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述主背腔室與副背腔室之間具有通過蝕刻第一絕緣層的部份形成的通道。
6.如權(quán)利要求4所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述第二絕緣層在第一絕緣層中延伸設(shè)置有邊界柱，控制第一絕緣層被蝕刻的范圍。
7.如如權(quán)利要求4所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述第一絕緣層為二氧化硅材質(zhì)。
8.如權(quán)利要求4所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述第二絕緣層為氮化硅材質(zhì)。
9.如如權(quán)利要求1所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述基板上還包括有一電極與該振膜電性連接，且該微機(jī)電麥克風(fēng)芯片系借由該電極而電性連接至一外部電子電路。
10.如如權(quán)利要求1所述的具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是所述主背腔室的寬度小于或等于該振膜的寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片，其特征是，包括有一基板，具有一主背腔室及一副背腔室，該副背腔室形成于該主背腔室側(cè)面，且該主背腔室與該副背腔室之間連通；以及一振膜，懸設(shè)于該主背腔室上。本發(fā)明所述具擴(kuò)增背腔空間的微機(jī)電麥克風(fēng)芯片借由在基板上同時形成有主背腔室及副背腔室，不但擴(kuò)增了現(xiàn)有微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的背腔空間，且并未因此加大微機(jī)電麥克風(fēng)芯片的整體尺寸，也不需求搭配其他結(jié)構(gòu)件來輔助，如此即可達(dá)成背腔擴(kuò)增的結(jié)果，而使得此微機(jī)電麥克風(fēng)芯片組設(shè)于微機(jī)電麥克當(dāng)中時，展現(xiàn)出較佳的靈敏度，得到較佳的聲學(xué)頻率響應(yīng)曲線。
文檔編號H04R19/04GK102387455SQ20111029851
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者丘冠動, 王俊杰, 許明莉, 陳宏仁 申請人:美律電子(深圳)有限公司