集成麦克风的结构和方法
【专利摘要】本发明提供一种集成麦克风结构的一个实施例。集成麦克风结构包括：图案化为第一板的第一硅衬底；形成在第一硅衬底的一侧面上的氧化硅层；第二硅衬底以及膜件，其中，第二硅衬底通过氧化硅层接合至第一衬底，从而使氧化硅层夹在第一和第二硅衬底之间，膜件固定在氧化硅层上且设置在第一和第二硅衬底之间，其中，第一板和膜件被配置为形成电容麦克风。本发明还公开了集成麦克风的结构和方法。
【专利说明】集成麦克风的结构和方法
[0001]本专利要求于2013年3月14日提交的美国专利申请第61/784，880号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
【技术领域】
[0002]本发明涉及半导体【技术领域】，更具体地，涉及集成麦克风的结构和方法。
【背景技术】
[0003]对于硅麦克风而言，现有的制造方法通常包括复杂的工艺或具有特定尺寸限制的特殊材料。因此，需要一种用于硅麦克风的改进的结构和方法，以解决上述问题。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种集成麦克风结构，包括:
[0005]第一娃衬底，被图案化为第一板；
[0006]氧化硅层，形成在所述第一硅衬底的第一侧面上；
[0007]第二硅衬底，通过所述氧化硅层接合至所述第一硅衬底，从而使所述氧化硅层夹在所述第一硅衬底和所述第二硅衬底之间；以及
[0008]膜件，固定在所述氧化硅层上并且被配置在所述第一硅衬底和所述第二硅衬底之间，其中，所述第一板和所述膜件被配置为形成电容麦克风。
[0009]在可选实施例中，所述第一娃衬底被重掺杂为具有介于约0.0070hm*cm和约
0.0250hm*cm之间的电阻率。
[0010]在可选实施例中，所述膜件包括导电材料。
[0011 ] 在可选实施例中，所述膜件包括掺杂多晶硅材料层。
[0012]在可选实施例中，所述膜件还包括与所述第一硅衬底的第一侧面相对的凸块部件。
[0013]在可选实施例中，所述第一硅衬底具有多个通孔。
[0014]在可选实施例中，所述第一硅衬底还包括用于将所述电容麦克风与邻近的电路部件隔离开的隔离通孔；以及，所述氧化硅层包括与所述隔离通孔对准的覆盖部件。
[0015]在可选实施例中，所述集成麦克风结构还包括第二板，被所述氧化硅层固定且配置在所述膜件和所述第二硅衬底之间，其中，所述第一板、所述膜件和所述第二板被配置为麦克风。
[0016]在可选实施例中，所述膜件包括形成在第一侧面上的多个第一凸块部件和形成在第二侧面上的多个第二凸块部件。
[0017]在可选实施例中，所述集成麦克风结构还包括:嵌入在所述氧化硅层中并且被配置为将所述第二板连接至所述第一硅衬底的导电部件。
[0018]在可选实施例中，所述第二板包括掺杂多晶硅。
[0019]在可选实施例中，所述第二板包括被配置为与所述第一板的多个通孔对准的多个通孔。
[0020]在可选实施例中，所述第二硅衬底包括与所述膜件对准的腔体。
[0021]根据本发明的另一方面，还提供了一种集成麦克风结构，包括:
[0022]第一硅衬底，被图案化为第一板；
[0023]氧化硅层，形成在所述第一硅衬底的第一侧面上；
[0024]第二硅衬底，通过所述氧化硅层接合至所述第一硅衬底，从而使所述氧化硅层夹在所述第一娃衬底和所述第二娃衬底之间；
[0025]第二板，被所述氧化硅层固定且被配置在所述第一硅衬底和所述第二硅衬底之间；以及
[0026]膜件，固定在所述氧化硅层上且被配置在所述第一板和所述第二板之间，其中，所述第一板、所述膜件和所述第二板被配置为形成电容麦克风。
[0027]在可选实施例中，所述膜件和所述第二板均包括掺杂多晶硅。
[0028]在可选实施例中，所述膜件包括形成在第一侧面上的多个第一凸块部件和形成在第二侧面上的多个第二凸块部件；以及
[0029]所述氧化硅层包括:嵌入在所述氧化硅层中且被配置为提供从所述第二板到形成在所述第一板上的金属焊盘的电气布线的导电部件。
[0030]根据本发明的又一方面，还提供了一种制造麦克风的方法，包括:
[0031]在第一娃衬底上形成第一氧化娃层；
[0032]在所述第一氧化硅层上形成膜件；
[0033]在所述膜件和所述第一氧化硅层上形成第二氧化硅层；
[0034]通过熔融接合将第二硅衬底附接至所述第一硅衬底；
[0035]图案化所述第一硅衬底，以形成具有多个第一通孔的第一板；
[0036]图案化所述第二硅衬底，以在所述第二硅衬底中形成腔体；以及
[0037]穿过所述第一硅衬底中的所述多个第一通孔和所述第二硅衬底的所述腔体蚀刻所述第一氧化硅层和所述第二氧化硅层。
[0038]在可选实施例中，所述方法还包括:在所述第二氧化硅层上形成第二板；以及，在所述第二板和所述第二氧化硅层上形成第三氧化硅层，其中，附接所述第二硅衬底包括通过熔融接合将所述第二硅衬底附接至所述第三氧化硅层。
[0039]在可选实施例中，形成所述第二板包括:在所述第二氧化硅层上沉积多晶硅层；以及，图案化所述多晶硅层以形成多个第二通孔，其中，蚀刻所述第一氧化硅层和第二氧化硅层包括:穿过所述多个第一通孔、所述多个第二通孔和所述腔体蚀刻所述第一氧化硅层、所述第二氧化硅层和所述第三氧化硅层，使得从两面暴露所述膜件。
[0040]在可选实施例中，所述方法还包括:在图案化所述第一硅衬底以形成所述第一板之前，抛光所述第一娃衬底。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，没有按比例绘制各种部件。实际上，为了清楚论述起见，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
[0042]图1至图13示出了在一个实施例中根据本发明的各个方面构造的集成麦克风结构在不同制造阶段的截面图。
[0043]图14至图31示出了在另一个实施例中根据本发明的各个方面构造的集成麦克风结构在不同制造阶段的截面图。
【具体实施方式】
[0044]以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现本发明的不同特征。以下将描述部件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。另外，本发明可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复用于简化和清楚，并且其本身不表示所述的多个实施例和/或结构之间的关系。此外，在以下描述中，在第二部件上方或之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成其他部件，从而使第一部件和第二部件不直接接触的实施例。
[0045]图1至图13示出了在一个实施例中根据本发明的各个方面构造的集成麦克风结构10在不同制造阶段的截面图。共同参考图1至图13，来描述集成麦克风结构10及其制造方法。
[0046]参考图1，集成麦克风结构10包括半导体衬底12。在本实施例中，半导体衬底12是硅衬底，诸如硅晶圆。由于硅衬底12在后续阶段被图案化成导电板，因此对硅衬底12进行重掺杂。在一个实例中，娃衬底12为η型掺杂,诸如磷掺杂。在一个实施例中,娃衬底12被掺杂为具有介于约0.0OlOhm.cm( Ω *cm)至约0.002 Ω.cm范围内的电阻率。在一个实施例中，硅衬底12被掺杂为具有介于约0.007 Ω ^cm至约0.025 Ω.cm范围内的电阻率。在另一个实施例中，硅衬底12的两侧面被抛光为具有合适的厚度和平坦度。在本实例中，在光刻工艺过程中，为了对准的目的，在娃衬底12的第一侧面上形成对准掩模16。在进一步的实例中，在硅衬底12的背面上形成对准掩模16。
[0047]介电材料层18形成在硅衬底12的第二侧面上并且被进一步图案化以形成沟槽阻挡层(也被称为18)。沟槽阻挡层18的作用包括用作隔离沟槽的阻挡层且在之后的制造阶段将会进一步地解释。在一个实施例中，介电材料层18是氮化硅层且通过诸如化学汽相沉积(CVD)的合适的技术来沉积。在进一步的实例中，介电材料层18是低应力氮化硅(LSN)层。
[0048]在硅衬底12的第二侧面上进一步形成第一氧化硅层20。在一个实施例中，氧化硅层20的厚度介于约2微米至约4微米的范围内。在另一个实施例中，通过CVD或其他合适的技术沉积氧化硅层20。
[0049]参考图2，对氧化硅层20进行图案化工艺，来形成多个沟槽22以用于膜件凸块(diaphragm bump)。在一个实施例中，图案化工艺包括光刻工艺以形成具有限定沟槽区的开口的图案化的光刻胶层，以及蚀刻工艺以将图案化的光刻胶层用作蚀刻掩模来蚀刻氧化硅层20。蚀刻工艺包括干蚀刻或湿蚀刻(诸如，氢氟酸或HF溶液)。
[0050]参考图3，对氧化硅层20进行另一个图案化工艺，以形成用于膜件电气布线的膜件孔24。膜件孔24为通孔，从而使得硅衬底12暴露在膜件孔24内。
[0051]参考图4，在氧化硅层20上形成膜件26。特别地，膜件26也填充在沟槽22中以形成膜件凸块22A以及填充在膜件孔24中以形成膜件插塞24A。在本实施例中，膜件26包括被掺杂为具有导电性的多晶硅(多晶硅)。在一个实施例中，通过沉积和图案化形成膜件26。在一个实例中，沉积工艺包括CVD或其他合适的技术。图案化工艺包括光刻工艺和蚀亥IJ。可选地，膜件26可使用其他导电材料，诸如，选择或沉积的具有低应力的金属或金属合金。膜件26也可形成为具有特殊结构(诸如波纹膜件或穿孔膜件)以释放膜应力。
[0052]参考图5，在膜件26和氧化硅层20上形成第二氧化硅层。第二氧化硅层和第一氧化硅层20共同被称为氧化硅层28。在一个实施例中，通过CVD或其他合适的技术沉积第二氧化硅层。在本实施例中，将诸如化学机械抛光(CMP)工艺的抛光工艺进一步地应用于第二氧化硅层以实现平坦化。
[0053]参考图6，作为载体衬底的第二衬底30通过氧化硅层28接合至第一衬底12。在本实施例中，第二衬底30是硅衬底(诸如，硅晶圆)，且通过熔融接合而接合至氧化硅层28。在本实例中，在硅和氧化硅之间进行熔融接合。在先前步骤的CMP工艺提供了光滑且平坦的表面，从而增强了接合效果。
[0054]参考图7,从第一娃衬底12的第一面(背面)对第一娃衬底12应用抛光工艺，以减小其厚度。在本实施例中，抛光之后，第一硅衬底12的厚度减小到约10微米以下。在一个实施例中，抛光工艺包括CMP。在另一个实施例中，抛光工艺可包括研磨和之后的CMP。
[0055]参考图8，在第一硅衬底12的背面上形成金属焊盘32 (诸如，用于膜件和板的接触焊盘)以用于电气布线。特别地，在抛光的表面上形成金属焊盘32。在一个实施例中，金属焊盘32包括合适的金属或金属合金，诸如铜、铝、金、银、或它们的组合。金属焊盘32的形成包括沉积和图案化工艺。沉积工艺包括物理汽相沉积(PVD)或其他合适的技术。
[0056]参考图9，将图案化工艺应用于第一硅衬底12，以形成集成麦克风的板。在以下描述中，该板也表示为12。图案化工艺在第一硅衬底12中形成各种沟槽，包括沟槽36和隔离沟槽38。沟槽36为穿透型沟槽，使得二氧化硅层28暴露在沟槽36内。在场应用期间，沟槽36向声波提供到达膜件26的路径。在不同的实施例中，声波利用合适的封装结构，可从顶面或底面接近膜件。
[0057]沟槽36也提供用于氧化硅蚀刻的路径以在后续制造阶段释放膜件。隔离沟槽38被配置在麦克风单元(麦克风单元)34的边缘上以用于隔离目的，诸如将麦克风单元34与其他电路部件隔离开。隔离沟槽38与沟槽阻挡层18对准，使得第一硅衬底12在隔离沟槽38内未暴露。沟槽阻挡层防止位于隔离沟槽下方的二氧化硅层在后续的释放-蚀刻工艺期间被蚀刻。在一个实例中，金属焊盘32被配置在第一硅衬底12上，从而使隔离沟槽38通过金属焊盘32与多个沟槽36分离开。图案化工艺包括光刻工艺和蚀刻。
[0058]参考图10，在第一硅衬底12上涂布保护层40，从而使板免受磨损和潜在损坏(特别是后续腔蚀刻工艺中的潜在损害，其中，将晶圆翻转以用于腔体蚀刻，且晶圆的正面与蚀刻工具的晶圆台/平台接触)。在本实施例中，保护层40是通过旋涂工艺涂布的光刻胶层。通过包括旋涂膜转移和热压(或STP工艺)的步骤也可形成保护层。
[0059]参考图11，将图案化工艺应用于第二硅衬底30，以在其中形成腔体(背面腔体或BCAV)44。氧化硅层28暴露在腔体44中。图案化工艺包括光刻工艺和蚀刻工艺。特别地，通过光刻工艺，在第二衬底30上形成图案化的光刻胶层42。通过将图案化的光刻胶层42用作蚀刻掩模，蚀刻工艺选择性地蚀刻第二衬底30，以形成腔体44。在蚀刻工艺期间，通过保护层40，使第一硅衬底12免受蚀刻。
[0060]参考图12，通过合适的技术(诸如灰化或湿法剥离)去除保护层40 (如果使用STP工艺而不是传统的光刻胶涂布工艺，即为本实施例中的光刻胶层或任何合适的保护层)和图案化的光刻胶层42。在一个实例中，通过诸如从两面灰化(双面灰化)的工艺可同时去除光刻胶层40和42。
[0061]参考图13，应用蚀刻工艺以从第一面穿过沟槽36和从第二面穿过腔体44选择性地蚀刻氧化硅层28。隔离沟槽38被沟槽阻挡层18阻挡，以使除去穿过隔离沟槽38对氧化硅层28的蚀刻。在本实施例中，将蒸汽氢氟酸(蒸汽HF)用作蚀刻剂来蚀刻氧化硅层28。从而，释放膜件26。特别地，膜件26通过氧化硅层28固定而且它的中心部分响应于声波而移动。
[0062]凸块22A被设计为防止膜件26粘于板12 (第一娃衬底)。膜件插塞24A被配置成为膜件26提供电气布线。在一个实施例中，膜件26通过膜件插塞24A连接至金属焊盘32中的一个，并且板12连接至金属焊盘32中的另一个。
[0063]因此，形成的麦克风结构10包括被配置为形成电容麦克风的膜件26和板12。集成麦克风结构10及其形成方法在不同的实施例中具有不同的优势。在一个实施例中，通过熔融接合将氧化硅接合至硅衬底，这种工艺简单且成本效益高。在另一个实施例中，方法的工艺流程与其他集成电路部件相容且易于与所述的其他集成电路部件集成在一起，其他集成电路部件为诸如其他微机电系统(MEMS)部件或晶体管。
[0064]图14至图31示出了在另一个实施例中根据本发明的各个方面构建的集成麦克风结构60在不同制造阶段的截面图。参考图14至图31来共同地描述集成麦克风结构60及其制造方法。特别地，集成麦克风结构60包括两个板。
[0065]参考图14，集成麦克风结构10包括半导体衬底12。在本实施例中，半导体衬底12是硅衬底，诸如硅晶圆。由于硅衬底12在后续阶段中被图案化成导电板，因此对硅衬底12进行重掺杂。在一个实例中，硅衬底12为η型掺杂，诸如磷掺杂。在一个实施例中，硅衬底12被掺杂为具有介于约0.001 Ω.cm和约0.002 Ω.cm的范围内的电阻率。在另一个实施例中，硅衬底12被掺杂为具有介于约0.007 Ω._和约0.025 Ω.cm的范围内的电阻率。在另一个实施例中，硅衬底12的两个侧面被抛光为具有合适的厚度和平坦度。在本实例中，在光刻工艺过程中，为了对准的目的，在娃衬底12的第一侧面上形成对准掩模16。在进一步的实例中，在硅衬底12的背面上形成对准掩模16。
[0066]介电材料层18形成在硅衬底12的第二侧面上且被进一步图案化以形成沟槽阻挡层(也表示为18)。沟槽阻挡层18的作用包括用作隔离沟槽的阻挡层且在之后的制造阶段将会进一步解释。在一个实施例中，介电材料层18是氮化硅层且通过诸如CVD的合适的技术进行沉积。在进一步的实例中，介电材料层18是低应力氮化硅(LSN)层。
[0067]在硅衬底12的第二侧面上进一步形成第一氧化硅层20。在一个实施例中，氧化硅层20的厚度介于约2微米至约4微米的范围内。在另一个实施例中，通过CVD或其他合适的技术沉积氧化硅层20。
[0068]参考图15，将图案化工艺应用于氧化硅层20以形成用于后续制造阶段将要形成的底部膜件凸块的介电部件62。在一个实施例中，图案化工艺包括形成图案化的光刻胶层的光刻工艺以及将图案化的光刻胶层用作蚀刻掩模来蚀刻氧化硅层20的蚀刻工艺。蚀刻工艺包括干蚀刻或湿蚀刻(诸如，氢氟酸或HF溶液)。
[0069]参考图16，将第二图案化工艺应用于氧化硅层20，以形成用于顶部膜件凸块的多个沟槽22。
[0070]参考图17，将第三图案化工艺应用于氧化硅层20以形成用于电气布线的孔24。孔24为通孔，使得硅衬底12在孔24内暴露。
[0071]参考图18，在氧化硅层20上形成膜件26。特别地，膜件26也填充沟槽22以形成膜件凸块22A以及填充孔24以形成插塞24A。此外，膜件26还包括由于介电凸块62的存在而形成的底部膜件凸块62A。
[0072]在本实施例中，膜件26包括掺杂为具有导电性的多晶硅。在一个实施例中，通过沉积和图案化形成膜件26。在一个实例中，沉积包括CVD或其他合适的技术。特别地，图案化多晶硅层形成膜件26，以及与膜件26分离的导电部件64。导电部件64与一个孔24对准且包括相应的插塞24A。导电部件64提供至底板的电气布线的路径，同时，与膜件26连接的插塞24A为膜件26提供电气布线。
[0073]可选地，膜件26可使用其他导电材料，诸如选择和沉积的具有低应力的金属或金属合金。在不同实施例中，膜件26也可形成为具有特殊结构，诸如波纹膜件或穿孔膜件，以释放膜应力。
[0074]参考图19，在膜件26和氧化硅层20上形成第二氧化硅层。第二氧化硅层和第一氧化硅层20共同被称为氧化硅层28。在一个实施例中，通过CVD或其他技术沉积第二氧化硅层。在本实施例中，将诸如CMP的抛光工艺进一步应用于第二氧化硅层以实现平坦化。
[0075]参考图20，将图案化工艺应用于氧化硅层28，以在第二氧化硅层28中形成背板孔66。特别地，背板孔66与导电部件64对准，从而使导电部件64在背板孔66内暴露。背板通孔66也用于电气布线。
[0076]参考图21，在氧化硅层28上形成背板(底板或板)68。背板68包括被图案化为具有多个孔(穿通型开口)70以及用于隔离目的的隔离孔71的导电材料层，从而使得麦克风单元与诸如其他麦克风单元或驱动电路的邻近的电路部件隔离开。在本实施例中，背板68包括掺杂为具有导电性的多晶硅。形成背板68包括沉积和图案化。沉积包括CBD或其他合适的工艺。图案化包括光刻工艺和蚀刻，以形成不同的孔(70和71)。
[0077]参考图22，在氧化硅层28和背板68上进一步形成厚氧化硅层。厚氧化硅层足够厚足以填充孔70和71。厚氧化硅层和氧化硅层28共同被称为氧化硅层72。将CMP工艺进一步应用于氧化硅层72以实现平坦化。在一个实施例中，通过CVD或其他合适的技术(诸如热氧化、或它们的组合)沉积厚氧化硅层。
[0078]参考图23，作为载体衬底的第二衬底30通过氧化硅层72接合到第一衬底12。在本实施例中，第二衬底30是硅衬底(诸如，硅晶圆)且通过熔融接合而接合到氧化硅层72。在这一实例中，在硅和氧化硅之间进行熔融接合。先前步骤中的CMP工艺提供了光滑且平坦的表面，以增强接合效果。
[0079]参考图24,从第一娃衬底12的第一面(背面)对第一娃衬底12应用抛光工艺，以减小其厚度。在本实施例中，抛光之后，第一硅衬底12的厚度减小到约10微米以下。在一个实施例中，抛光工艺包括CMP。在另一个实施例中，抛光工艺可包括研磨和之后的CMP。
[0080]参考图25，在第一硅衬底12的背面上形成金属焊盘32 (诸如，用于膜件和板的接触焊盘)以用于电气布线。特别地，在抛光的表面上形成金属焊盘32。在一个实施例中，金属焊盘32包括合适的金属或金属合金，诸如铜、铝、金、银、或它们的组合。金属焊盘32的形成包括沉积和图案化。沉积包括PVD或其他合适的技术。
[0081]参考图26,将图案化工艺应用于第一娃衬底12,以形成集成麦克风单兀的顶板。在以下描述中，顶板也被表示为12。通过图案化工艺，在第一硅衬底12中形成不同的沟槽，包括沟槽36和隔离沟槽38。沟槽36是穿通型沟槽，从而使氧化硅层72在沟槽36内暴露。在场应用期间，沟槽36向声波提供到达膜件26的路径。根据封装类型，声波可从顶面或底面接近膜件。沟槽36也提供用于氧化硅蚀刻的路径以在后续制造阶段释放膜件。隔离沟槽38被配置在麦克风单元的边缘上以用于隔离目的，诸如将麦克风单元34与其他电路部件隔离开。隔离沟槽38与沟槽阻挡层18对准，从而使第一硅衬底12未在隔离沟槽38内暴露。
[0082]在一个实施例中，顶板中的沟槽36与背板中的孔70对准，以在两个板中形成图案。在另一个实施例中，顶板中的沟槽38与背板中的孔71对准。在一个实例中，金属焊盘32被配置在第一硅衬底12上，从而使隔离沟槽38通过金属焊盘32与多个沟槽36分离开。图案化工艺包括光刻工艺和蚀刻。
[0083]参考图27，在第一硅衬底12上涂布保护层40，从而使顶板免受后续的蚀刻。在本实施例中，保护层40是通过旋涂形成的光刻胶层。
[0084]参考图28，将图案化工艺应用于第二硅衬底30，以在其中形成腔体44。氧化硅层72在腔体44内暴露。图案化工艺包括光刻工艺和蚀刻工艺。特别地，通过光刻工艺，在第二衬底30上形成图案化的光刻胶层42。蚀刻工艺将图案化的光刻胶层42用作蚀刻掩模，选择性地蚀刻第二衬底30，以形成腔体44。在蚀刻工艺期间，通过保护层40，使第一硅衬底12免受蚀刻。
[0085]参考图29，可应用蚀刻工艺以从第二侧面穿过腔体44选择性地蚀刻氧化硅层72，从而释放背板。在这一蚀刻工艺中，仅去除氧化硅层72的一部分，其被设计为从第二面去除氧化硅层72的一部分，从而使得在膜件26的两侧中的氧化硅层72大致相等。在本实施例中，蚀刻工艺是将HF溶液用作蚀刻剂的湿蚀刻。
[0086]参考图30，通过合适的技术(诸如灰化或湿法剥离)去除保护层40 (S卩，本实施例中的光刻胶层)和图案化的光刻胶层42。在一个实例中，通过一种诸如从两面灰化(双面灰化)的工艺，同时去除光刻胶层40和42。
[0087]参考图31，应用蚀刻工艺从第一面穿过沟槽36和从第二面穿过腔体44选择性蚀刻氧化硅层72。隔离沟槽38被沟槽阻挡层18阻挡，从而消除穿过隔离沟槽38对氧化硅层72的蚀刻。在本实施例中，将蒸汽HF用作蚀刻剂，以蚀刻氧化硅层72。从而，释放膜件26。特别地，氧化硅层28通过膜件26固定，但是它的中心部分响应于声波而移动。
[0088]顶部凸块22A被设计为防止膜件26粘结于顶板12 (第一硅衬底12)。底部凸块62A被设计为防止膜件26粘结于背板68。膜件插塞24A被配置成提供至膜件26的电气布线。导电部件64被配置为提供通过孔66至背板的电气布线。
[0089]形成的麦克风结构60包括被配置为形成电容麦克风的顶板12、膜件26和背板68。在一个实施例中，顶板12中的孔和背板68中的孔被设计成具有相互对准的相同的通孔图案，从而麦克风结构60是对称的。
[0090]因此，形成的麦克风结构60及其形成方法在不同的实施例中具有不同的优势。在一个实施例中，通过熔融接合将氧化硅接合至硅衬底，该工艺简单且成本效益高。在另一个实施例中，利用对称信号的双板的麦克风结构对声波信号更敏感。在另一个实施例中，该方法的工艺流程与其他集成电路部件相容且易于与所述其他集成电路部件集成在一起，所述集成电路部件为诸如MEMS模块或驱动电路。
[0091]根据不同的实施例，描述麦克风结构及其制造方法。在不背离本发明的范围的情况下，可使用其他替代例。在一个实施例中，可通过诸如金属或金属合金的其他导电材料形成背板68。在另一个实施例中，沟槽阻挡层18可包括对氧化硅具有蚀刻选择性的其他介电材料。
[0092]因此，本发明提供了集成麦克风结构的一个实施例。集成麦克风结构包括被图案化为第一板的第一娃衬底；形成在第一娃衬底的第一侧面上的氧化娃层；第二娃衬底以及膜件，其中，第二硅衬底通过氧化硅层接合至第一衬底，从而使氧化硅层夹在第一和第二硅衬底之间，膜件固定在氧化娃层上且被配置在第一和第二娃衬底之间，并且第一板和膜件被配置为形成电容麦克风。
[0093]在集成麦克风结构的一个实施例中，对第一硅衬底进行重掺杂以具有介于约0.0070hm*cm和约0.0250hm*cm范围内的电阻率。
[0094]在另一个实施例中，膜件包括导电材料。在又一个实施例中，膜件包括掺杂的多晶硅材料层。在又一个实施例中，膜件还包括与第一硅衬底的第一侧面相对的凸块部件。
[0095]在一个实施例中，第一硅衬底具有多个通孔。在另一个实施例中，第一硅衬底还包括隔离通孔，用以将电容麦克风与邻近的电路部件隔离开；并且氧化硅层包括与隔离通孔对准的覆盖部件。
[0096]在又一个实施例中，集成麦克风结构还包括:被氧化硅层固定且配置在膜件和第二娃衬底之间的第二板，其中，第一板、膜件和第二板被配置成麦克风。
[0097]在又一个实施例中，膜件包括:形成在第一侧面上的多个第一凸块部件和形成在第二侧面上的多个第二凸块部件。在又一个实施例中，集成麦克风结构还包括嵌入在氧化硅层中并且被配置为将第二板连接至第一硅衬底的导电部件。在又一个实施例中，第二板包括掺杂的多晶硅。
[0098]在又一个实施例，第二板包括多个通孔，其被配置为与第一板的多个通孔对准。在又一个实施例中，第二硅衬底包括与膜件对准的腔体。
[0099]本发明还提供了集成麦克风结构的另一个实施例。集成麦克风结构包括:图案化为第一板的第一娃衬底；形成在第一娃衬底的第一侧面上的氧化娃层；第二娃衬底；第二板以及膜件，其中，第二硅衬底通过氧化硅层接合至第一衬底上，从而使氧化硅层夹在第一和第二娃衬底之间,第二板被氧化娃层固定且配置在第一和第二娃衬底之间，并且第一板、膜件和第二板被配置为形成电容麦克风。
[0100]在一个实施例中，每一个膜件和第二板均包括掺杂的多晶硅。在另一个实施例中，膜件包括形成在第一侧面上的多个第一凸块部件，以及形成在第二侧面上的多个第二凸块部件；氧化硅层包括嵌入在其中并且被配置为提供从第二板到形成在第一板上的金属焊盘的电气布线的导电部件。
[0101]本发明提供了制造麦克风的方法的一个实施例。该方法包括:在第一娃衬底上形成第一氧化娃层；在第一氧化娃层上形成膜件；在膜件和第一氧化娃层上形成第二氧化娃层；通过熔融接合将第二硅衬底附接至第一硅衬底；图案化第一硅衬底以形成具有多个第一通孔的第一板；图案化第二硅衬底以在第二硅衬底中形成腔体；以及穿过第一硅衬底的多个第一通孔和第二硅衬底的腔体蚀刻第一和第二氧化硅层。
[0102]在一个实施例中，该方法还包括:在第二氧化硅层上形成第二板；以及在第二板和第二氧化硅层上形成第三氧化硅层，其中，附接第二硅衬底包括通过熔融接合将第二硅衬底附接至第三氧化硅层。
[0103]在另一实施例中，形成第二板包括:在第二氧化硅层上沉积多晶硅层；以及图案化多晶硅层以形成多个第二通孔。蚀刻第一和第二氧化硅层包括穿过多个第一通孔、多个第二通孔和腔体蚀刻第一、第二和第三氧化硅层，从而可从两面露出膜件。
[0104]在又一个实施例中，该方法还包括在图案化第一硅衬底之前线抛光第一硅衬底，以形成第一板。
[0105]本发明提供了制造麦克风的方法的另一个实施例。该方法包括:在第一娃衬底上形成第一氧化硅层；在第一氧化硅层上形成沟槽；在第一氧化硅层中形成通孔；在第一氧化层上以及在沟槽和通孔中沉积多晶硅层；在多晶硅层上形成第二氧化硅层；通过熔融接合将第二硅衬底附接至第二氧化硅层；抛光第一硅衬底；图案化第一硅衬底以形成具有多个通孔的第一板；在第二硅衬底中形成腔体；且穿过第一硅衬底的通孔和第二硅衬底的腔体蚀刻氧化硅层的一部分。
[0106]以上概述了若干实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解以下的具体描述。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或修改其他用于达到与本发明所介绍的实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域普通技术人员还应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明作出多种变化、替换以及改变。
【权利要求】
1.一种集成麦克风结构，包括: 第一娃衬底,被图案化为第一板； 氧化硅层，形成在所述第一硅衬底的第一侧面上； 第二硅衬底，通过所述氧化硅层接合至所述第一硅衬底，从而使所述氧化硅层夹在所述第一硅衬底和所述第二硅衬底之间；以及 膜件，固定在所述氧化硅层上并且被配置在所述第一硅衬底和所述第二硅衬底之间，其中，所述第一板和所述膜件被配置为形成电容麦克风。
2.根据权利要求1所述的集成麦克风结构，其中，所述第一娃衬底被重掺杂为具有介于约0.0070hm*cm和约0.0250hm*cm之间的电阻率。
3.根据权利要求1所述的集成麦克风结构，其中，所述膜件包括导电材料。
4.根据权利要求3所述的集成麦克风结构，其中，所述膜件包括掺杂多晶硅材料层。
5.根据权利要求1所述的集成麦克风结构，其中，所述膜件还包括与所述第一硅衬底的第一侧面相对的凸块部件。
6.一种集成麦克风结构，包括: 第一娃衬底,被图案化为第一板； 氧化硅层，形成在所述第一硅衬底的第一侧面上； 第二硅衬底，通过所述氧化硅层接合至所述第一硅衬底，从而使所述氧化硅层夹在所述第一娃衬底和所述第二娃衬底之间； 第二板，被所述氧化硅层固定且被配置在所述第一硅衬底和所述第二硅衬底之间；以及 膜件，固定在所述氧化硅层上且被配置在所述第一板和所述第二板之间，其中，所述第一板、所述膜件和所述第二板被配置为形成电容麦克风。
7.一种制造麦克风的方法，包括: 在第一娃衬底上形成第一氧化娃层； 在所述第一氧化硅层上形成膜件； 在所述膜件和所述第一氧化硅层上形成第二氧化硅层； 通过熔融接合将第二硅衬底附接至所述第一硅衬底； 图案化所述第一硅衬底，以形成具有多个第一通孔的第一板； 图案化所述第二硅衬底，以在所述第二硅衬底中形成腔体；以及穿过所述第一硅衬底中的所述多个第一通孔和所述第二硅衬底的所述腔体蚀刻所述第一氧化娃层和所述第二氧化娃层。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括: 在所述第二氧化硅层上形成第二板；以及 在所述第二板和所述第二氧化硅层上形成第三氧化硅层，其中，附接所述第二硅衬底包括通过熔融接合将所述第二硅衬底附接至所述第三氧化硅层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述第二板包括: 在所述第二氧化硅层上沉积多晶硅层；以及 图案化所述多晶硅层以形成多个第二通孔， 其中，蚀刻所述第一氧化硅层和第二氧化硅层包括:穿过所述多个第一通孔、所述多个第二通孔和所述腔体蚀刻所述第一氧化硅层、所述第二氧化硅层和所述第三氧化硅层，使得从两面暴露所述膜件。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括:在图案化所述第一硅衬底以形成所述第一板之前，抛光所述第一娃 衬底。
【文档编号】H04R1/08GK104053082SQ201310686811
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】彭荣辉, 朱家骅, 黄耀德, 卓晋逸, 洪丽闵, 郑钧文 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司