CN104796832A - Mems麦克风及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种MEMS麦克风及其形成方法,其中的形成方法包括:提供包括第一表面和第二表面的第一衬底,第一衬底包括至少一层导电层,导电层位于第一衬底的第一表面一侧;提供包括第三表面和第四表面的第二衬底,第二衬底包括第二基底和敏感电极,第二衬底包括敏感区,敏感电极位于敏感区内,敏感电极位于第二衬底的第三表面一侧;将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;之后去除第二基底,形成与第二衬底的第三表面相对的第五表面;在第一衬底和第二衬底的敏感区之间形成空腔;自第二衬底的第五表面一侧形成贯穿至至少一层导电层的第一导电插塞。MEMS麦克风的性能和可靠性提高、尺寸缩小、工艺成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种MEMS麦克风及其形成方法。
背景技术
近年来,随着半导体技术的迅猛发展,电子产品愈来愈趋向于往微型化及薄型化的方向进行设计。在电声领域的产品当中,麦克风用于将声波转换为电信号,而目前市面上可见的许多电子产品中皆已设置有MEMS(微机电)麦克风。与常见的驻极体麦克风(ECM)相比,微机电麦克风具备有更强的耐热、抗振、防射频干扰的能力。
MEMS麦克风是通过微电子机械***工艺在半导体上蚀刻压力感测膜片而制成的微型麦克风,普遍应用在手机、耳机、笔记本电脑、摄像机和汽车上。在MEMS麦克风与CMOS兼容的需求和MEMS麦克风尺寸的进一步减小的驱动下,MEMS麦克风的封装结构成为现在研究的热点。但是,现有技术通常分别制作CMOS电路和MEMS麦克风,然后将CMOS电路和MEMS麦克风放置于基底上,采用引线将CMOS电路和MEMS麦克风相连。
由于麦克风芯片需要与CMOS电路芯片实现电信号的传输,以便对麦克风芯片输出的电信号进行处理,因此,需要对将所述麦克风芯片与CMOS电路芯片进行***封装以形成MEMS麦克风。
在现有的MEMS麦克风制作方法中,集成麦克风芯片和CMOS电路的工艺采用的工艺区别较大,实现单片集成的难度较大。同时,在单一衬底同时制作CMOS电路和麦克风结构时,麦克风结构的存在对CMOS电路的制造起到了阻碍的作用,在同一衬底上CMOS电路的存在也给小尺寸麦克风结构的制作造成了困难。因此,用单一衬底作CMOS电路和麦克风结构的制程较为复杂,所形成的器件尺寸较大,造成制造成本的提高。
在单一衬底上制作集成的麦克风结构和CMOS电路时,如果先制作麦克风结构的部件,后制作CMOS电路,制造麦克风结构的工艺往往对衬底造成影响,导致CMOS电路制作的困难的成品率的降低。如果先制作CMOS电路,后制作麦克风结构,CMOS电路的存在对麦克风结构的材料选择以及工艺温度有很大的限制,从而严重降低麦克风结构的性能。
因此,急需一种可以有效集成麦克风结构和CMOS电路的方法和结构。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种MEMS麦克风及其形成方法,所述MEMS麦克风制作方法中,制作工艺相互独立,材料选择自由,成品率高,后续集成方法简单,从而形成的麦克风性能和可靠性提高、尺寸缩小、工艺成本降低。
为解决上述问题,本发明提供一种MEMS麦克风的形成方法,包括:提供第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;提供第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上的敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内,所述敏感电极位于所述第二衬底的第三表面一侧;将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,去除所述第二基底,形成与所述第二衬底的第三表面相对的第五表面;在所述第一衬底和第二衬底的敏感区之间形成空腔;自所述第二衬底的第五表面一侧形成贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于将所述导电层与敏感电极形成电连接。
可选的,还包括:形成固定电极,所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧或第二衬底的第三表面一侧;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与所述敏感电极对应;在所述固定电极和敏感电极之间形成空腔。
可选的,还包括:形成第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;形成第二电极层,所述第二电极层包括所述固定电极;形成挡板,所述挡板位于第一电极层和第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
可选的,当所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧时,所述空腔的形成步骤包括:在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之前形成第一开口,所述第一开口位于所述第二衬底的第三表面一侧或第一衬底的第一表面一侧,或者所述第一衬底的第一表面一侧和第二衬底第三表面一侧均具有第一开口,所述第一开口的位置与所述敏感区的位置对应;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述第一开口与第一衬底的第一表面形成空腔。
可选的,所述第二衬底的形成步骤包括:提供绝缘体上半导体衬底,所述绝缘体上半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层、以及位于绝缘层表面的半导体层;刻蚀所述半导体层以形成所述固定电极或所述敏感电极;所述基底为第二基底。
可选的,还包括:在所述第一衬底内形成第二开口;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
可选的,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
可选的,还包括:在第二衬底的第三表面一侧形成材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
可选的,所述第一衬底还包括电路。
可选的,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
可选的,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
可选的,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为粘结工艺;所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
可选的,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为键合工艺。
可选的,所述第一衬底还包括自测电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
可选的,形成自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
相应的,本发明还提供一种MEMS麦克风的形成方法,包括:提供第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;提供第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上或内部的敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内,所述敏感电极位于所述第二衬底的第三表面一侧;将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,对所述第二衬底的第四表面进行减薄,去除部分厚度的第二基底,形成与所述第二衬底的第三表面相对的第五表面;在所述第一衬底和第二衬底的敏感区之间形成空腔;自所述第二衬底的第五表面一侧形成贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于将所述导电层与敏感电极形成电连接。
可选的,还包括:形成固定电极,所述固定电极位于第二衬底的第三表面一侧;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与所述敏感电极对应;在所述固定电极和敏感电极之间形成空腔。
可选的,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,还包括:在对所述第二衬底的第四表面进行减薄之后,刻蚀所述第二基底,形成固定电极。
可选的,还包括:形成第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;或者,形成第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;形成挡板,所述挡板位于所述第二基底与所述第一电极层或第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
可选的,所述第二衬底的形成步骤包括:提供绝缘体上半导体衬底,所述绝缘体上半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层、以及位于绝缘层表面的半导体层;刻蚀所述半导体层以形成所述固定电极或所述敏感电极;所述基底为第二基底。
可选的,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,还包括:在所述第二衬底的第五表面一侧形成第三开口,且所述第三开口的位置与敏感区对应。
可选的,在所述第二衬底的第五表面一侧形成至少一个贯穿第二基底的第五通孔,所述第五通孔的位置与敏感区对应。
可选的,当所述敏感电极位于所述第二基底内部时,还包括:在对所述第二衬底的第四表面进行减薄之后,刻蚀所述第二基底,形成所述敏感电极。
可选的,还包括:在所述第一衬底内形成第二开口;在将第二衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
可选的,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
可选的,还包括:在第二衬底的第三表面一侧形成材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
可选的,所述第一衬底还包括电路。
可选的,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
可选的,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
可选的,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为粘结工艺;所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
可选的,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为键合工艺。
可选的,所述第一衬底还包括自测电极;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
可选的,形成自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
相应的,本发明还提供一种MEMS麦克风,包括:第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第五表面,所述第二衬底包括敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内;所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;所述第一衬底与第二衬底的敏感区之间具有空腔;自所述第二衬底的第五表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于使所述导电层与敏感电极电连接。
可选的,还包括:固定电极,所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧或第二衬底的第三表面一侧;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与所述敏感电极对应;位于所述固定电极和敏感电极之间的空腔。
可选的,所述第二衬底还包括第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;所述第一衬底或第二衬底还包括第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;挡板,所述挡板位于第一电极层和第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
可选的,还包括:位于所述第一衬底内的第二开口,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
可选的,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
可选的,还包括:位于所述第二衬底的第三表面一侧的材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
可选的,所述第一衬底还包括电路。
可选的,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
可选的,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
可选的,所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
可选的,所述第一结合层为键合层;或者,所述第二结合层为键合层;或者,所述第一结合层和第二结合层为键合层。
可选的,所述第一衬底还包括自测电极,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
可选的,自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
相应的,本发明还提供一种MEMS麦克风,包括:第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第五表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上或内部的敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内;所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;所述第一衬底与第二衬底的敏感区之间具有空腔;自所述第二衬底的第五表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于使所述导电层与敏感电极电连接。
可选的,还包括:固定电极,所述固定电极位于第二衬底的第三表面一侧,所述固定电极与所述敏感电极对应;位于所述固定电极和敏感电极之间的空腔。
可选的,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,所述固定电极位于第二基底内。
可选的,还包括:所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;所述第一衬底或第二衬底还包括第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;挡板,所述挡板位于第一电极层和第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
可选的,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,还包括:位于所述第二衬底的第五表面一侧的第三开口,且所述第三开口的位置与敏感区对应。
可选的,还包括:至少一个位于所述第二衬底的第五表面一侧并贯穿第二基底的第五通孔,所述第五通孔的位置与敏感区对应。
可选的,还包括:位于所述第一衬底内的第二开口,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
可选的,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
可选的,还包括:位于所述第二衬底的第三表面一侧的材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
可选的,所述第一衬底还包括电路。
可选的,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
可选的,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
可选的,所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
可选的,所述第一结合层为键合层;或者,所述第二结合层为键合层;或者,所述第一结合层和第二结合层为键合层。
可选的,所述第一衬底还包括自测电极,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
可选的,自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
本发明的形成方法中,提供包括导电层的第一衬底、以及包括敏感电极的第二衬底;而所述导电层位于第一衬底的第一表面一侧,所述敏感电极位于第二衬底的第三表面一侧;通过将所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,能够形成第一衬底与第二衬底的叠层结构。所述导电层能够用于对所述敏感电极所输出的电信号进行传输,而为了使所述导电层与所述敏感电极之间能够实现电连接,需要在去除第二基底并形成于第三表面相对的第五表面之后,形成第二衬底的第五表面贯穿至导电层的第一导电插塞;由于所述第二衬底的第五表面暴露出所述第一导电插塞,因此后续易于形成与所述第一导电插塞顶部以及敏感电极电连接的第一导电结构,从而实现所述敏感电极与导电层之间的电连接。
由于所述导电层形成于第一衬底内,所述敏感电极形成于第二衬底内,并通过使第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,以形成第一衬底与第二衬底重叠,从而避免了在同一基底上方逐层形成导电层、固定电极、与固定电极对应的敏感电极、以及位于所述敏感电极与固定电极之间的空腔的步骤,能够降低工艺难度。而且,能够避免形成第一衬底的工艺温度限制影响第二衬底的制造工艺,所述第二衬底以及内部的敏感电极的材料以及工艺选择更广泛,所形成的敏感电极的灵敏度也相应提高。
由于所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面直接接触,则所述第一表面与第三表面的接触面积较大,使得第一衬底和第二衬底之间的相互支撑强度更高,所述第一衬底和第二衬底不易发生弯折、断裂或形变,使得所形成的麦克风的结构更为稳定,耐用性得到提高。
其次,上述方法导致由第二衬底的第四表面至第一衬底的第二表面之间的距离较小,有利于使所形成的麦克风的尺寸减小,而且能够使制造成本降低。
而且,由于通过形成自第二衬底的第五表面贯穿至导电层的第一导电插塞来实现导电层与敏感电极之间的电连接,则无需在第一衬底第一表面与第二衬底第三表面之间设置额外的导电层,能够避免所述额外的导电层在第一表面和第三表面之间产生应力,进而影响敏感电极和导电层的性能。而且,所述第一衬底第一表面的材料、以及第二衬底第三表面的材料不受限制,能够避免第一表面的材料与第三表面之间的材料热膨胀系数过大,能够使所形成的麦克风性能更稳定;而且,形成第一衬底和第二衬底的工艺灵活度更高,则所述麦克风的制造工艺应用更广泛,更有利于与其它集成导电层制程相兼容,而且制造成本降低。
此外,采用第一导电插塞电连接所述导电层和敏感电极,由于无需采用压焊引线电连接第一衬底和第二衬底,因此能够提高所形成的麦克风的抗干扰能力,而且,能够降低对封装工艺的技术要求,而且能够降低制造成本。
进一步,在第一衬底的第一表面一侧或第二衬底的第三表面一侧形成固定电极,而所形成的空腔位于所述敏感电极和固定电极之间。所述敏感电极、固定电极和空腔构成电容,当声波振动所述敏感电极时,能够引起所述电容的电容值变化,从而输出随声音变化的电信号。
进一步,所述第一衬底包括电路,由于第一衬底与第二衬底重叠,因此,所述电路能够对包括敏感电极所输出的电信号进行处理。
进一步,以提供绝缘体上半导体衬底形成所述第二衬底。其中,通过刻蚀所述绝缘体上半导体衬底中的半导体层,能够形成敏感电极,所述敏感电极在声波振动下能够发生形变,以引起敏感电极与固定电极之间的电容变化,从而输出与声音有关的电信号。由于所述绝缘体上半导体衬底中的半导体层为单晶半导体材料,在所述单晶半导体材料中掺杂离子所形成的敏感电极具有较高的灵敏度,能够使所形成的敏感电极的灵敏度及耐久度提高。
进一步,当所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧时,在所述第二衬底的第三表面一侧、第一衬底的第一表面一侧、或者第一表面和第三表面同时形成第一开口;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,由所述第一开口和第一衬底第一表面能够形成位于敏感电极和固定电极之间的空腔。由于除第一开口的位置之外,第一表面和第三表面大面积接触,因此固定后的第一衬底和第二衬底总厚度较小,且第一衬底和第二衬底的机械强度较高,所形成的麦克风性能更强。而且,形成所述空腔的工艺简单,空腔的尺寸易于控制。
进一步,所述第一衬底还包括自测电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述自测电极的位置与所述敏感电极的位置对应。所述自测电极能够对所述敏感电极产生静电引力,以此检测所述敏感电极的是否能因形变而产生电容变化,从而检测所述敏感电极是否能够正常工作。
本发明的另一种形成方法中,提供包括导电层的第一衬底、以及包括敏感电极的第二衬底,通过直接将所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,能够形成第一衬底与第二衬底的叠层结构。所述导电层能够用于对敏感电极所输出的电信号进行传输,而为了使所述导电层与敏感电极之间能够实现电连接,需要在减薄部分厚度的第二基底并形成第五表面之后,形成第二衬底的第五表面贯穿至导电层的第一导电插塞;由于所述第二衬底的第五表面暴露出所述第一导电插塞,因此后续易于形成与所述第一导电插塞顶部以及敏感电极电连接的第一导电结构,从而实现所述敏感电极与导电层之间的电连接。由于所述第一表面与第三表面的接触面积较大,使得第一衬底和第二衬底的机械强度更高,所形成的麦克风结构更为稳定,耐用性得到提高。其次,由第二衬底的第四表面至第一衬底的第二表面之间的距离较小,所形成的麦克风尺寸较小。而且,由于第一表面和第三表面的材料不受限制,能够避免第一表面的材料与第三表面之间的材料热膨胀系数过大,能够使所形成的麦克风性能更稳定。
进一步,当所述敏感电极和固定电极均位于所述第二基底上时,在所述第二衬底的第五表面一侧形成第三开口,且所述第三开口的位置与敏感区对应。由于除敏感区以外的区域具有第二基底覆盖,从而能够在所述敏感电极获取外部声波的同时,增加了所述敏感电极到外部环境的距离,从而使所述敏感电极受到保护,避免敏感电极及表面的保护层受到磨损或其它损伤。
本发明的一种结构中,具有包括导电层的第一衬底、以及包括敏感电极的第二衬底;而所述导电层位于第一衬底的第一表面一侧。所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,因此,所述第一衬底与第二衬底重叠设置,而所述导电层用于对所述敏感电极输出的电信号进行传输。所述第一导电插塞由所述第二衬底第五表面贯穿至导电层,能够通过所述第一导电插塞与第一导电结构实现所述敏感电极与导电层之间的电连接。由于所述第一表面与第三表面的接触面积较大,使得第一衬底和第二衬底的机械强度更高,所形成的麦克风结构更为稳定,耐用性得到提高。其次,由第二衬底的第五表面至第一衬底的第二表面之间的距离较小,所形成的麦克风尺寸较小。而且,由于第一表面和第三表面的材料不受限制,能够避免第一表面的材料与第三表面之间的材料热膨胀系数过大,能够使所形成的麦克风件性能更稳定。
本发明的另一种结构中,具有包括导电层的第一衬底,还具有包括第二基底以及位于第二基底上的敏感电极的第二衬底;所述导电层位于第一衬底的第一表面一侧,而所述敏感电极位于所述第二衬底的第三表面一侧。由于所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,因此,所述第一衬底与第二衬底重叠设置,而所述导电层用于对所述敏感电极所输出的电信号进行传输。由于第二基底位于所述第二衬底的第五表面一侧,所述第二基底能够对所述敏感电极进行保护。而所述第一导电插塞由所述第二衬底第五表面贯穿至导电层,能够通过所述第一导电插塞与第一导电结构实现所述敏感电极与导电层之间的电连接。由于所述第一表面与第三表面的接触面积较大,使得第一衬底和第二衬底的机械强度更高,所形成的麦克风结构更为稳定,耐用性得到提高。其次,所述第一衬底第一表面与第二衬底的第三表面之间不存在过多的间隙,由第二衬底的第五表面至第一衬底的第二表面之间的距离较小,所形成的麦克风尺寸较小。而且,由于第一表面和第三表面的材料不受限制,能够避免第一表面的材料与第三表面之间的材料热膨胀系数过大,能够使所形成的麦克风性能更稳定。
附图说明
图1至图10是本发明一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图;
图11至图12是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图;
图13至图14是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图;
图15至图16是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图;
图17至图19是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图
图20至图22是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图;
图23至图25是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图;
图26至图27是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述,在现有的MEMS麦克风制作方法中,集成麦克风芯片和处理电路的工艺制程较为复杂,而且所形成的器件尺寸较大。
在一种制造MEMS麦克风的实施例中,分别制造完成麦克风芯片和信号处理电路芯片;将所述麦克风芯片和信号处理电路芯片放置到具有空腔的封装衬底上,并用压焊引线将麦克风芯片和信号处理电路芯片相连接;在将信号处理电路芯片相连接之后,涂覆保护胶,以包围所述信号处理电路芯片;在涂覆保护胶之后,在所述保护胶外设置金属盖以进行密封。在另一实施例中,还能够将麦克风芯片和信号处理电路芯片放置到平面封装衬底上,用压焊引线将两芯片连接,之后再涂覆保护软胶并采用金属壳覆盖。
然而,上述MEMS麦克风制作过程中,所述麦克风芯片和信号处理电路芯片是分立、且平行于封装衬底表面排布,导致所形成的MEMS麦克风的尺寸较大,无法满足对MEMS麦克风的集成化与微型化需求。而且,由于在在封装衬底上放置麦克风芯片和信号处理电路芯片之后,还需要以保护胶进行固定,之后还需要以塑料盖或金属盖进行保护,导致工艺制程复杂,且不利于与更广泛的集成电路制造工艺进行集成兼容。同时,采用压焊引线连接两芯片,使所形成的MEMS麦克风接收信号时容易受到干扰,因此需要采用金属盖覆盖麦克风芯片和信号处理电路芯片,会使得制造成本提高。
为了解决上述问题,本发明提供一种MEMS麦克风及其形成方法。其中的形成方法中,提供包括导电层的第一衬底、以及包括敏感电极的第二衬底;而所述导电层位于第一衬底的第一表面一侧,所述敏感电极位于第二衬底的第三表面一侧;通过将所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,能够形成第一衬底与第二衬底的叠层结构。所述导电层能够用于对所述敏感电极所输出的电信号进行传输,而为了使所述导电层与所述敏感电极之间能够实现电连接,需要在去除第二基底并形成于第三表面相对的第五表面之后,形成第二衬底的第五表面贯穿至导电层的第一导电插塞;由于所述第二衬底的第五表面暴露出所述第一导电插塞,因此后续易于形成与所述第一导电插塞顶部以及敏感电极电连接的第一导电结构,从而实现所述敏感电极与导电层之间的电连接。
由于所述导电层形成于第一衬底内,所述敏感电极形成于第二衬底内,并通过使第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定,以形成第一衬底与第二衬底重叠,从而避免了在同一基底上方逐层形成导电层、固定电极、与固定电极对应的敏感电极、以及位于所述敏感电极与固定电极之间的空腔的步骤,能够降低工艺难度。而且,能够避免形成第一衬底的工艺温度限制影响第二衬底的制造工艺,所述第二衬底以及内部的敏感电极的材料以及工艺选择更广泛,所形成的敏感电极的灵敏度也相应提高。
由于所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面直接接触,则所述第一表面与第三表面的接触面积较大,使得第一衬底和第二衬底之间的相互支撑强度更高,所述第一衬底和第二衬底不易发生弯折、断裂或形变,使得所形成的麦克风的结构更为稳定,耐用性得到提高。
其次,上述方法导致由第二衬底的第四表面至第一衬底的第二表面之间的距离较小,有利于使所形成的麦克风的尺寸减小,而且能够使制造成本降低。
而且,由于通过形成自第二衬底的第五表面贯穿至导电层的第一导电插塞来实现导电层与敏感电极之间的电连接,则无需在第一衬底第一表面与第二衬底第三表面之间设置额外的导电层,能够避免所述额外的导电层在第一表面和第三表面之间产生应力,进而影响敏感电极和导电层的性能。而且,所述第一衬底第一表面的材料、以及第二衬底第三表面的材料不受限制,能够避免第一表面的材料与第三表面之间的材料热膨胀系数过大,能够使所形成的麦克风性能更稳定;而且,形成第一衬底和第二衬底的工艺灵活度更高,则所述麦克风的制造工艺应用更广泛,更有利于与其它集成导电层制程相兼容,而且制造成本降低。
此外,采用第一导电插塞电连接所述导电层和敏感电极,由于无需采用压焊引线电连接第一衬底和第二衬底,因此能够提高所形成的麦克风的抗干扰能力,而且,能够降低对封装工艺的技术要求,而且能够降低制造成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例一
图1至图9是本发明实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图1,提供第一衬底100,所述第一衬底100包括相对的第一表面101和第二表面102,所述第一衬底100包括至少一层导电层103,所述导电层103位于所述第一衬底100的第一表面101一侧。
所述第一衬底100用于形成导电层103,所述导电层103用于对敏感电极输出的电信号进行传输。
本实施例中,所述第一衬底100包括第一基底104、位于第一基底104表面的第一介质层105、位于第一介质层105表面的导电层103;所述第一衬底100还包括位于第一表面101一侧的第一结合层106。本实施例中,所述第一表面101即第一结合层106的表面。在本实施例中,所述导电层103为单层结构。在其它实施例中,所述导电层能够为多层结构,则后续形成的第一导电插塞至少与一层导电层连接。在其它实施例中,所述第一衬底100还能够不包括所述第一结合层106。
所述第一基底104包括硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、玻璃衬底或III-V族化合物衬底(例如氮化镓衬底或砷化镓衬底等)。
所述第一介质层105用于电隔离所述导电层103和第一基底104;所述第一介质层105的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料(介电常数为2.5~3.9的材料)或超低k介质材料(介电常数小于2.5的材料);所述第一介质层105的形成工艺包括氧化工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺。
所述导电层103的材料包括导电材料,所述导电材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料;所述导电层103的形成步骤包括:在所述第一介质层105表面沉积导电材料层;在所述导电材料层表面形成图形化层,所述图形化层暴露出部分导电材料层表面;以所述图形化层为掩膜刻蚀所述导电材料层直至暴露出第一介质层105表面为止。所述导电材料层的形成工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述图形化层经过光刻的光刻胶层;所述刻蚀导电材料层的工艺包括干法刻蚀工艺。
在一实施例中,所述第一衬底100内还具有固定电极,所述固定电极位于所述第一衬底100的第一表面101一侧;在后续将第一衬底100的第一表面101与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与敏感电极相对设置,并在所述敏感电极和固定电极之间形成空腔,使所述敏感电极、固定电极和空腔能够构成麦克风结构,所述麦克风结构能够应敏感电极受到的声波而使输出的电信号发生变化。在本实施例中,所述固定电极形成于后续提供的第二衬底内。
所述第一结合层106用于保护所述导电层103,并且所述第一结合层106后续需要与第二衬底表面的第二结合层相互固定,以使第一衬底100和第二衬底相互固定。所述第一结合层106的表面平坦,即所述第一衬底100的第一表面101平坦,后续提供的第二衬底的第三表面也平坦,从而在第一衬底100的第一表面101与第二衬底的第三表面固定之后,第一表面101与第三表面的接触面积较大,则所述第一表面101与第二衬底的叠层结构强度更高、结合更稳定。
所述第一结合层106的材料包括绝缘材料、金属材料、金属化合物材料和半导体材料中的一种或多种组合;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料;所述金属材料包括铜、钨、铝、银、钛、钽中的一种或多种;所述金属化合物材料包括氮化钛、氮化钽中的一种或两种;所述半导体材料包括掺杂离子的多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、硅锗、碳化硅中的一种或多种,所掺杂的离子包括p型离子、n型离子、碳离子、氮离子、氟离子、氢离子中的一种或多种。
在一实施例中,所述第一结合层106的材料包括氧化硅;所述第一结合层的形成步骤包括:在所述第一介质层105和导电层103表面沉积第一结合膜;采用化学机械抛光工艺平坦化所述第一结合膜,形成第一结合层106。
在另一实施例中,所述第一衬底100内还能够不具有第一结合层,而后续提供的第二衬底内能够具有第二结合层。
此外,所述第一衬底100还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层103可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层103可以包括导体或者半导体。
在本实施例中,还需要提供第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上的敏感电极,所述敏感电极位于所述第二衬底的第三表面一侧。以下将对第二衬底的形成过程进行说明。
请参考图2,提供第二基底110、位于第二基底110表面的保护层111以及位于保护层111表面的第二电极层190。
本实施例中,所述第二电极层190用于形成固定电极,后续在所述第二电极190上形成敏感电极,由所述固定电极和敏感电极构成麦克风结构。
在一实施例中,所述第二基底110、保护层111和第一电极层112由绝缘体上半导体衬底形成,具体包括:提供绝缘体上半导体衬底,所述绝缘体上半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层、以及位于绝缘层表面的半导体层;所述基底为第二基底110,所述绝缘层为保护层111;所述半导体层为第二电极层190。在另一实施例中,所述半导体层为第一电极层,所述第一电极层用于形成敏感电极。
所述绝缘体上半导体衬底包括绝缘体上硅衬底;所述保护层111的材料包括氧化硅,即埋层氧化层(BOX);所述半导体层的材料包括单晶硅或单晶锗。由于所述半导体层的材料包括单晶半导体材料,能够使包括所述敏感电极的电容随敏感电极的形变而产生的电容变化,即能够使所形成的敏感电极的性能更稳定可靠。而且,直接采用绝缘体上半导体衬底的半导体层作为第一电极层或第二电极层190、以绝缘层作为保护层111,则无需采用额外的沉积工艺形成所述保护层111以及第一电极层或所述第二电极层190,能够使工艺制程简化。
在另一实施例中,所述第二基底110为体基底;体基底包括硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、玻璃衬底或III-V族化合物衬底(例如氮化镓衬底或砷化镓衬底等)。
所述保护层111和第二电极层190采用沉积工艺形成,所述沉积工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述保护层111的材料包括绝缘材料;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料;所述第二电极层190的材料包括半导体材料,包括多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、碳化硅、砷化镓或硅锗;此外,所述第二电极层190的材料还能够为金属或金属化合物,包括铜、钨、铝、银、钛、钽、氮化钛、氮化钽中的一种或多种。
由于所述第二基体110为体基底,而所述保护层111和第二电极层190采用沉积工艺形成,因此,所述第二基体110、保护层111和第二电极层190的材料选择更广泛,能够适应更多工艺制程需求。
请参考图3,刻蚀所述第二电极层190(如图2所示),形成固定电极140。
本实施例中,第二衬底包括所述第二基底110、保护层111和第二电极层190,而通过刻蚀所述第二电极层190,能够在第二衬底的敏感区180内形成固定电极140。此外,通过刻蚀第二电极层190还能够形成第二电极互连层,所述第二电极互连层与固定电极140电互连。所述第二衬底的敏感区180形成敏感膜。所述固定电极140在受到声波影响向不易发生形变,因此需要在所形成的固定电极140内形成若干沟槽或通孔,所述若干沟槽或通孔贯通所述第二电极层190;当后续在所述固定电极140和敏感电极之间形成空腔之后,能够使得空气能够通过所述固定电极140并接触敏感电极,由声波引起的空气振动难以引起固定电极140的形变,而易于引起敏感电极的形变。此外,所述固定电极140内的若干沟槽或通孔还能够在后续形成空腔的过程中,作为刻蚀工艺的开口。
形成所述固定电极140的步骤包括:在所述第二电极层190表面形成第一图形化层,所述第一图形化层暴露出部分第二电极层190表面;以所述第一图形化层为掩膜,刻蚀所述第二电极层190,直至暴露出所述保护层111表面为止,形成固定电极140;在刻蚀所述第二电极层190之后,去除所述第一图形化层。
所述第一图形化层为采用光刻工艺形成的图形化光刻胶层;此外,所述第一图形化层也能够为采用多重图形掩膜工艺形成的掩膜,例如自对准双重图形(Self-Aligned Double Patterning,简称SADP)掩膜。去除所述第一图形化层的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
所述刻蚀第二电极层190的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。本实施例中,刻蚀所述第二电极层190直至暴露出保护层111表面为止。
本实施例中,所述固定电极140与后续形成的敏感电极用于形成麦克风结构,所述固定电极140在受到声波影响时难以发生形变,而敏感电极受到声波影响时易于发生形变,从而能够引起敏感电极和固定电极140之间的电容发生变化,从而引起输出的电信号发生变化。
在本实施例中,在形成固定电极140之后,还包括:在所述第二电极层190和保护层111表面形成第二介质层181,后续在所述第二介质层181表面形成敏感电极。所述第二介质层181采用沉积工艺形成,所述沉积工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述第二介质层181的材料包括绝缘材料;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料。
在本实施例中,所述第二介质层181内还形成有挡板凹槽191,所述挡板凹槽191用于形成挡板,所形成挡板位于后续形成的第一电极层以及第二电极层190之间,且所述挡板的位置与敏感区180对应。
所述挡板凹槽191的形成步骤包括:在所述第二介质层181表面形成图形化层,所述图形化层暴露出需要形成挡板凹槽191的对应区域;以所述图形化层为掩膜,刻蚀所述第二介质层181,形成所述挡板凹槽191。所述刻蚀第二介质层181的工艺能够为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
请参考图4,在所述第二电极层190上方形成敏感电极113。
所述敏感电极113的形成步骤包括:在所述第二介质层181表面形成第一电极层112;通过刻蚀所述第一电极层112形成所述敏感电极113。所形成的敏感电极113位于第二衬底的敏感区180内。此外,通过刻蚀第一电极层112还能够形成第一电极互连层,所述第一电极互连层与敏感电极113电互连。在本实施例中,所述第一电极互连层与第二电极互连层之间的第二介质层181内还形成有导电插塞进行电连接。
刻蚀所述第一电极层112的步骤包括:在所述第一电极层112表面形成第二图形化层,所述第二图形化层暴露出部分第一电极层112表面;以所述第二图形化层为掩膜,刻蚀所述第一电极层112,直至暴露出所述第二介质层181表面为止,形成敏感电极113。
所述第一电极层112采用沉积工艺形成,所述沉积工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述第一电极层112的材料包括半导体材料,包括多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、碳化硅、砷化镓或硅锗;此外,所述第一电极层112的材料还能够为金属或金属化合物,包括铜、钨、铝、银、钛、钽、氮化钛、氮化钽中的一种或多种。
所述第二图形化层为采用光刻工艺形成的图形化光刻胶层;此外,所述第二图形化层也能够为采用多重图形掩膜工艺形成的掩膜,例如自对准双重图形掩膜。去除所述第二图形化层的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
所述刻蚀第一电极层112的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺。本实施例中,刻蚀所述第一电极层112直至暴露出第二介质层181表面为止。
在本实施例中,在形成所述第一电极层112之前,还包括:在所述挡板凹槽191(如图3所示)内形成挡板192。所述挡板192的形成步骤包括:在所述第二介质层181表面和挡板凹槽191内形成挡板膜;平坦化所述挡板膜直至暴露出第二介质层181表面为止,形成所述挡板192。
在另一实施例中,所述挡板192与所述第一电极层112同时形成,所述挡板192和第一电极层112的形成步骤包括:在所述挡板凹槽191内和第二介质层181表面形成导电膜;对所述导电膜进行平坦化工艺;在所述平坦化工艺之后,刻蚀部分所述导电膜直至暴露出第二介质层181表面为止,在第二介质层181表面形成第一电极层112,在挡板凹槽191内形成挡板192。所述挡板膜采用沉积工艺形成,所述沉积工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述挡板192的材料包括半导体材料,包括多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、碳化硅、砷化镓或硅锗;所述挡板192的材料还能够为金属或金属化合物,包括铜、钨、铝、银、钛、钽、氮化钛、氮化钽中的一种或多种;所述挡板192的材料还能够包括绝缘材料,所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料。
请参考图5,在所述第二衬底114的第三表面一侧形成第二结合层117。
本实施例中,第二衬底114还包括所述第二结合层117,所述第二结合层117的表面为第三表面118。
本实施例中,所述第二结合层117位于所述第一电极层112和第二介质层181表面,所述第二结合层117用于保护所述敏感电极113,并且所述第二结合层117后续需要与第一结合层106(如图1所示)相互固定,使第一衬底100(如图1所示)和第二衬底114相互固定。所述第二结合层117的表面平坦,即所述第二衬底114的第三表面118平坦。在其它实施例中,还能够仅第一衬底100具有第一结合层,或仅第二衬底114具有第二结合层117。
所述第二结合层117的材料包括绝缘材料、金属材料、金属化合物材料和半导体材料中的一种或多种组合;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料;所述金属材料包括铜、钨、铝、银、钛、钽中的一种或多种;所述金属化合物材料包括氮化钛、氮化钽中的一种或两种;所述半导体材料包括掺杂离子的多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、硅锗、碳化硅中的一种或多种,所掺杂的离子包括p型离子、n型离子、碳离子、氮离子、氟离子、氢离子。
在一实施例中,所述第二结合层117的材料为氧化硅;所述第二结合层117的形成步骤包括:在所述第二介质层181和第一电极层112表面沉积第二结合膜;采用化学机械抛光工艺平坦化所述第二结合膜,形成第二结合层117。
本实施例中,在所述第一结合层106和第二结合层117中,至少一者的材料包括绝缘材料,或者能够两者表面的材料均为绝缘材料。由于在本实施例中,在后续将第一衬底100和第二衬底114相互固定之后,形成自所述第二衬底114的第五表面贯穿至导电层103表面的第一导电插塞,通过所述第一导电插塞和后续形成的第一导电层能够实现导电层103和敏感电极113之间的电连接,因此,所述第一结合层106和第二结合层117相接触的表面之间无需额外形成导电结构,且所述第一结合层106和第二结合层117的表面材料也无需具有导电材料,因此,所述第一结合层106和第二结合层117的材料选择更多样,适应更广泛的工艺制程需求。
在其它实施例中,所述第二衬底内还能够不具有第二结合层,而所述第一衬底内具有第一结合层。
请参考图6,将第一衬底100的第一表面101与第二衬底114的第三表面118相互固定。
在一实施例中,将第一衬底100和第二衬底114相互固定的工艺为键合工艺。所述键合工艺包括:熔融键合(Fusion Bonding)、静电键合(AnodicBonding)、共晶键合(Eutectic Bonding)或热压键合(Thermal CompressionBonding)等。在另一实施例中,第一衬底100和第二衬底114相互固定的工艺为粘结工艺。通过粘结层将第一衬底100和第二衬底114相互固定;所述粘结层的材料包括绝缘材料,半导体材料、金属材料或有机材料;而所述第一结合层或第二结合层即所述粘结层。
在本实施例中,所述第一结合层106的表面平坦,所述第二结合层117的第三表面平坦,而所述第一结合层106的表面即第一衬底100的第一表面,第二结合层117的表面即第二衬底114的第三表面;通过将所述第一结合层106的表面与第二结合层117的表面直接接触并固定,能够使第一衬底100与第二衬底114重叠设置并相互固定。
由于所述第一衬底100的第一表面101与第二衬底114的第三表面118直接接触,而且所述第一表面101和第三表面118平坦,则所述第一表面101与第三表面118的接触面积较大,使得第一衬底100和第二衬底114之间的相互支撑强度更高,所述第一衬底100和第二衬底114的叠层结构不易发生弯折、断裂或形变,使得所形成的麦克风结构更为稳定,耐用性得到提高。
而且,除了所形成的空腔121之外,所述第一衬底100第一表面101与第二衬底114的第三表面118大部分直接接触,且不存在多余间隙,则由第二衬底114的第四表面119至第一衬底100的第二表面102之间的距离较小,有利于缩小所形成的MEMS麦克风的厚度和尺寸,有利于提高器件集成度。
此外,由于后续通过形成自第二衬底114的第五表面贯穿至导电层103表面的第一导电插塞来实现导电层103与敏感电极113之间的电连接,则无需在第一衬底100第一表面101与第二衬底114第三表面118之间设置额外的导电层,能够避免所述额外的导电层在第一表面101和第三表面118之间因热膨胀系数差异而产生额外的应力,从而保证了敏感电极113所输出的电信号精确。
所述第一衬底100第一表面101的材料、以及第二衬底114第三表面118的材料不受限制,能够使第一表面101和第三表面118选用热膨胀系数差异较小的材料,从而避免第一表面101的材料与第三表面118之间的材料因热膨胀系数差异过大而产生不良应力,能够使所形成的MEMS麦克风的结合更稳定,且可靠性和精确度提高;而且,形成第一衬底100和第二衬底114的工艺灵活度更高,则所形成的MEMS麦克风的制造工艺应用更广泛,更有利于与其它集成导电层制程相兼容,而且制造成本降低。
请参考图7,在将第一衬底100的第一表面101与第二衬底114的第三表面118相互固定之后,去除所述第二基底110,形成与所述第二衬底114的第三表面118相对的第五表面122。
在本实施例中,由于第二基底110和敏感电极113之间具有保护层111,去除所述第二基底110之后,暴露出所述保护层111表面。
去除所述第二基底110的工艺包括化学机械抛光工艺或刻蚀工艺;所述刻蚀工艺能够为干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或干法刻蚀和湿法刻蚀组合使用。由于去除所述第二基底110的工艺沿所述第二衬底114的第四表面119进行,因此在去除第二基底之后,在所述第二衬底114与第三表面118相对一侧形成第五表面122。
请参考图8,自所述第二衬底114的第五表面122一侧形成贯穿至至少一层所述导电层103的第一导电插塞123,所述第一导电插塞123用于将所述导电层103与敏感电极113形成电连接。
在本实施例中,为了使所形成的第一导电插塞123与固定电极更易电连接,在形成第一导电插塞123之前,去除所述保护层111(如图7所示)。
由于所述第一衬底100的第一表面101和第二衬底114的第三表面118直接接触,且所述第一表面101和第三表面118的接触界面处能够不具有电连接,则需要形成所述第一导电插塞123;由于所述第一导电插塞123的一端与导电层103电连接,而所述第一导电插塞123的另一端由第二衬底114的第五表面122暴露出,则后续能够直接在第五表面122形成第一导电层125,使所述第一导电层125与所述第一导电插塞123以及第二电极层190电连接,以此实现导电层103与敏感电极113之间的电连接。
由于所述第一表面101与第三表面118之间无需形成额外的电连接层,因此能够使第一表面101与第三表面118除后续形成的空腔区域之外大部分相接触,所述第一表面101与第三表面118的接触面积较大,因此第一衬底100与第二衬底114固定之后的机械强度更高,所述第一衬底100与第二衬底114的叠层结构难以发生弯折或碎裂。而且,由于所述第一表面101与第三表面118之间无需形成额外的电连接层,则第一表面101和第三表面118的材料能够选用热膨胀系数相近的材料,以此避免在第一衬底100和第二衬底114相接触之后,第一衬底100和第二衬底114因热膨胀系数差异而产生应力或分层,因此,所述第一衬底100和第二衬底114的叠层结构结合稳定、尺寸缩小、而且工艺制程的适应性更高。
所述第一导电插塞123的形成步骤包括:在第二衬底114的第五表面122形成图形化层,所述图形化层暴露出需要形成第一导电插塞123的对应区域;以所述图形化层为掩膜,刻蚀所述第二电极层190、第二介质层181、第二结合层116和第一结合层106,直至暴露出导电层103表面,在所述第二电极层190、第二介质层181、第二结合层116和第一结合层106内形成第一通孔;在所述第五表面122和第一通孔内形成填充满所述第一通孔的导电膜;去除第五表面122上不必要的导电膜直至暴露出所述第五表面122为止。在一实施例中,能够完全去除第五表面上的导电膜。在另一实施例中,能够在第五表面122上保留部分导电膜。
所述第一导电插塞123的一端能够相对于第二衬底114的第五表面122突出、凹陷或齐平。
在一实施例中,在形成所述导电膜之前,在所述第一通孔的侧壁表面形成绝缘层,在形成绝缘层之后形成填充满第一通孔的导电膜;所述绝缘层用于电隔离所述导电膜和第二电极层190、第一电极层112。
所述第一导电插塞123的材料包括铜、钨、铝、银或金;所述导电膜的形成工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺;所述平坦化导电膜的工艺包括化学机械抛光工艺。此外,所述第一通孔的侧壁表面还能够形成第一阻挡层,所述导电膜形成于第一阻挡层表面,所述第一阻挡层的材料包括钛、钽、氮化钽或氮化钛中的一种或多种。
请参考图9,在第一衬底100和第二衬底114的敏感区180之间形成空腔121。
所述空腔121能够作为敏感电极113和固定电极140之间的介质,当所述敏感电极113因受到声波振动而发生形变时,能够引起所述空腔121、敏感电极113和固定电极140所构成电容结构的电容值变化,以此输出随声音变化的电信号。
在本实施例中,由于第二衬底114的第五表面122暴露出所述第二电极层190、固定电极140和第二介质层181;由于所述固定电极140内具有若干沟槽或通孔,且所述沟槽或通孔内由第二介质层181填充,因此,自所述第二介质层181表面进行刻蚀,能够去除位于敏感电极113和固定电极140之间的第二介质层181,并形成所述空腔121。
形成所述空腔121的工艺包括各向同性的刻蚀工艺,所述各向同性的刻蚀工艺能够为湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺;所述各向同性的刻蚀工艺在各方向上的刻蚀速率相近,因此能够在平行于第二衬底114表面的方向上进行刻蚀,以去除固定电极140和敏感电极113之间的第二介质层181。
在本实施例中,所述空腔121在固定第一衬底100和第二衬底114之后形成。在其它实施例中,由于固定电极140和敏感电极113均位于第二衬底114内,则所述空腔在固定第一衬底100和第二衬底114之前,形成于第二衬底114内的敏感电极113和固定电极140之间。
请参考图10,在所述第一衬底100内形成第二开口150,所述第二开口150与第二衬底114的敏感区180对应。
所述第二开口150作为所形成的MEMS麦克风的背腔,所述第二开口150用于提高所述敏感电极113的振动灵敏度,能够使声波带动所述敏感电极113振动的灵敏度提高,以此输出随声音变化的电信号。
在本实施例中,在将第一衬底100和第二衬底114固定之后形成所述第二开口150;所述第二开口150贯穿所述第一衬底100,且所述第二开口150与所述空腔121连通。
所述第二开口150的形成步骤包括:在所述第一衬底100的第二表面102形成图形化层,所述图形化层暴露出与敏感区180对应的区域;以所述图形化层为掩膜,刻蚀所述第一衬底100,直至暴露出所述敏感电极113为止,形成第二开口150。
在本实施例中,在刻蚀所述第一衬底100以形成第二开口150之前,还包括对所述第一衬底100的第二表面102进行减薄,使得第一衬底100的厚度减薄,从而减少刻蚀深度,使得刻蚀第一衬底100的工艺更精确易控。
在其它实施例中,还能够在将第一衬底100和第二衬底114固定之前,在第一衬底100内形成第二开口。则所述第二开口能够贯穿所述第一衬底100;或者,所述第二开口位于所述第一衬底100的第一表面101一侧,且所述第二开口不贯穿所述第一衬底100。
相应的,本发明该实施例还提供一种采用上述方法所形成的MEMS麦克风,请继续参考图10,包括:第一衬底100,所述第一衬底100包括相对的第一表面101和第二表面102,所述第一衬底100包括至少一层导电层103,所述导电层103位于所述第一衬底100的第一表面101一侧;第二衬底114,所述第二衬底114包括相对的第三表面118和第五表面122,所述第二衬底114包括敏感电极113,所述第二衬底114包括敏感电极113,所述敏感电极113位于所述敏感区180内;所述第一衬底100的第一表面101与第二衬底114的第三表面118相互固定,且所述第一衬底100与第二衬底114的敏感区180之间具有空腔121;自所述第二衬底114的第五表面122一侧贯穿至至少一层导电层103的第一导电插塞123,所述第一导电插塞123用于使所述导电层103与敏感电极113电连接。
以下将对上述结构进行详细说明。
本实施例中,还包括:固定电极140,所述固定电极140位于第二衬底114的第三表面118一侧,所述固定电极140与所述敏感电极113对应;位于所述固定电极140和敏感电极113之间的空腔121。在其它实施例中,所述固定电极还能够位于第一衬底内,而第二衬底内不具有固定电极,且所述固定电极的位置与敏感区180对应。
本实施例中,所述第二衬底114还包括位于第二基底110上的第一电极层112,所述第一电极层112包括所述敏感电极113;所述第一衬底100或第二衬底114还包括第二电极层190,所述第二电极层190包括固定电极140;挡板192,所述挡板192位于第一电极层112和第二电极层190之间,且所述挡板192的位置与敏感区180对应。
本实施例中,还包括:位于所述第一衬底100内形成第二开口150,所述第二开口150与第二衬底114的敏感区对应。实施例中,所述第二开口150贯穿所述第一衬底100。在其它实施例中,所述第二开口150位于第一衬底100的第一表面101一侧。
在一实施例中,所述第一衬底100还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层103可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层103可以包括导体或者半导体。
所述第二衬底114还包括位于第一电互连层112和第二电互连层190之间的第二介质层181,所述第二介质层181的材料包括绝缘材料;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料。
所述敏感电极113的材料包括半导体材料,包括单晶硅,单晶锗、III-V化合物、II-VI化合物、多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、碳化硅或硅锗。
所述第二衬底114第五表面122还具有第一导电层125,所述第一导电层125还位于第一导电插塞123和第二电互连层190表面;所述第二电互连层190通过导电插塞与第一电互连层112电连接,所述第一电互连层112与敏感电极113电连接,因此所述第一导电层125能够与敏感电极113电连接;因此,导电层103能够通过第一导电插塞123和第一导电层125与敏感电极113电连接。
所述第二衬底114还包括位于所述第三表面118一侧的第二结合层117;或者,所述第一衬底100包括位于所述第一表面101一侧的第一结合层106;或者,所述第二衬底114还包括位于所述第三表面118一侧的第二结合层117,且所述第一衬底100包括位于第一表面101一侧的第一结合层106。所述第一结合层106或第二结合层117的材料包括绝缘材料、金属材料、金属化合物材料和半导体材料中的一种或多种组合。在一种实施例中,在所述第一结合层106和第二结合层117中,至少一者的材料包括绝缘材料。
在一实施例中,所述第一结合层106或第二结合层117为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。在另一实施例中,所述第一结合层106为键合层;或者,所述第二结合层117为键合层;或者,所述第一结合层106和第二结合层117为键合层。
实施例二
图11至图12是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图11,提供第一衬底200,所述第一衬底200包括相对的第一表面201和第二表面202,所述第一衬底200包括至少一层导电层203,所述导电层203位于所述第一衬底200的第一表面201一侧,所述第一衬底200还包括自测电极230。
在一实施例中,所述第一衬底200还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层203可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述导电层203形成于第一基底204上;所述导电层203与第一基底204之间还具有第一介质层205。所述第一衬底200能够包括位于所述第一表面201一侧的第一结合层206。所述第一基底204、第一介质层205、导电层203和第一结合层206与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
所述自测电极230的位置与第二衬底的敏感区的位置对应。本实施例中,所述自测电极230形成于第一介质层205表面。由于所述自测电极230的位置与第二衬底内的敏感区对应,即在第一衬底200与第二衬底相互固定之后,所述自测电极230与敏感电极对应设置。
在本实施例中,所述自测电极230位于导电层203同一层;所述自测电极230能够与导电层203电连接,或者不与导电层203电连接。在其它实施例中,所述自测电极230还能够高于或低于所述导电层203。在一实施例中,当所述固定电极形成于第一衬底200内时,所述自测电极230位于固定电极同一层,或者,所述自测电极230还能够高于或低于所述固定电极。
在将第一衬底200与第二衬底固定之后,当对所述自测电极230施加偏压时,所述自测电极230能够对第二衬底的敏感区产生静电引力;所述第二衬底的敏感区为敏感膜,所述静电引力能够使敏感膜内的敏感电极产生形变;通过检测所述静电引力是否引起所述敏感电极和固定电极之间的容值变化,以此检测所述敏感电极是否能够正常工作。
所述自测电极230的材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料;所述自测电极230的形成步骤包括:在所述第一介质层205表面沉积电极材料层;在所述电极材料层表面形成图形化层,所述图形化层暴露出部分电极材料层表面;以所述图形化层为掩膜刻蚀所述电极材料层直至暴露出第一介质层205表面为止。所述电极材料层的形成工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述图形化层经过光刻的光刻胶层;所述刻蚀电极材料层的工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。
本实施例中,所述自测电极230与导电层203和导电层203同时形成。在其它实施例中,所述自测电极还能够在形成导电层之前或之后形成。
请参考图12,提供第二衬底214,所述第二衬底214包括相对的第三表面218和第四表面,所述第二衬底214包括第二基底以及位于第二基底上的敏感电极213,所述第二衬底214包括敏感区280,所述敏感电极213位于所述敏感区280内,所述敏感电极213位于所述第二衬底214的第三表面218一侧;将第一衬底200的第一表面201与第二衬底214的第三表面218相互固定,并在第一衬底200与第二衬底214的敏感区280之间形成空腔221;去除所述第二基底,形成与所述第二衬底214的第三表面218相对的第五表面222;自所述第二衬底214的第五表面222一侧形成贯穿至至少一层所述导电层203的第一导电插塞223,所述第一导电插塞223用于将所述导电层203与敏感电极213形成电连接。
在本实施例中,所述第二衬底214内还包括固定电极240,所述固定电极240位于所述第二衬底214的第三表面218一侧,且所述固定电极240与敏感电极213对应;所述敏感电极213和固定电极240之间形成有空腔。
在本实施例中,还包括:在第一衬底200内形成第二开口250,所述第二开口250与空腔221连通;所述第二开口250贯穿第一衬底200或者所述第二开口250位于第一衬底200的第一表面201一侧,且不贯穿第一衬底200。
在本实施例中,还包括:在第二衬底214的第五表面形成第一导电层225,所述第一导电层225通过第二电极层290和第一电极层212与敏感电极213电连接;所述第一导电层225还位于第一导电插塞223的顶部表面,使所述第一导电插塞223能够实现与导电层203和敏感电极213的电连接。
在本实施例中,所述第一电极层212和第二电极层290之间还具有第二介质层281。所述第一电极层212与敏感电极213电连接;所述第二电极层290与固定电极240电连接。
在本实施例中,还包括位于第二衬底214第三表面218一侧的第二结合层217,所述第二结合层217表面即第三表面218。
在将第一衬底200的第一表面201与第二衬底214的第三表面218相互固定之后,所述自测电极230的位置与所述敏感区280的位置对应,使得所述自测电极230能够对敏感电极213施加静电引力,以此检测所述敏感电极是否能够正常工作。
提供所述第二衬底214、将第一衬底200和第二衬底214相互固定的步骤、去除第二基底的步骤、形成第一导电插塞223的步骤、以及形成第一导电层225的步骤与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
相应的,本发明该实施例还提供一种采用上述方法所形成的MEMS麦克风,请继续参考图12,包括:第一衬底200,所述第一衬底200包括相对的第一表面201和第二表面202,所述第一衬底200包括至少一层导电层203,所述导电层203位于所述第一衬底200的第一表面201一侧,所述第一衬底200还包括自测电极230;第二衬底214,所述第二衬底214包括相对的第三表面218和第五表面222,所述第二衬底214包括敏感电极213,所述第二衬底214包括敏感区280,所述敏感电极213位于所述敏感区280内;所述第一衬底200的第一表面201与第二衬底214的第三表面218相互固定,且所述第一衬底200和第二衬底214的敏感区280之间具有空腔221;所述自测电极230的位置与敏感区280的位置对应;自所述第二衬底214的第五表面222一侧贯穿至至少一层所述导电层203的第一导电插塞223,所述第一导电插塞223用于使所述导电层203与敏感电极213电连接。
所述自测电极230的位置与第二衬底214的敏感区280的位置对应,即所述自测电极230与敏感电极213对应设置。
在本实施例中,所述自测电极230位于导电层203同一层;所述自测电极230能够与导电层203电连接,或者不与导电层203电连接。在其它实施例中,所述自测电极230还能够高于或低于所述导电层203。
所述自测电极230的材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料。本实施例中,所述自测电极230与导电层203同时形成。在其它实施例中,所述自测电极还能够在形成导电层203之前或之后形成。
所述自测电极230的材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料;所述金属材料包括铜、钨、铝、银、钛、钽中的一种或多种;所述金属化合物材料包括氮化钛、氮化钽中的一种或两种;所述半导体材料包括掺杂离子的多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、硅锗、碳化硅中的一种多多种,所掺杂的离子包括p型离子、n型离子、碳离子、氮离子、氟离子、氢离子。
当对所述自测电极230施加偏压时,所述自测电极230能够对敏感电极213产生静电引力,所述静电引力能够使敏感膜产生形变;通过检测所述静电引力是否引起包括敏感电极213和固定电极240之间的电容值变化,以此检测所述敏感电极213是否能够正常工作。
在一实施例中,所述第一衬底200还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层203可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述导电层203位于第一基底204上;所述导电层203与第一基底204之间还具有第一介质层205。所述第一衬底200能够包括位于所述第一表面201一侧的第一结合层206。所述第一基底204、第一介质层205、导电层203和第一结合层206与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
在本实施例中,所述第二衬底214内还包括固定电极240,所述固定电极240位于所述第二衬底214的第三表面218一侧,且所述固定电极240与敏感电极213对应;所述敏感电极213和固定电极240之间形成有空腔。
在本实施例中,还包括:在第一衬底200内形成第二开口250,所述第二开口250与空腔221连通;所述第二开口250贯穿第一衬底200或者所述第二开口250位于第一衬底200的第一表面201一侧,且不贯穿第一衬底200。
在本实施例中,还包括:位于所述第二衬底214第五表面的第一导电层225,所述第一导电层225通过第二电极层290和第一电极层212与敏感电极213电连接;所述第一导电层225还位于第一导电插塞223的顶部表面,使所述第一导电插塞223能够实现与导电层203和敏感电极213的电连接。
在本实施例中,所述第一电极层212和第二电极层290之间还具有第二介质层282。所述第一电极层212与敏感电极213电连接;所述第二电极层290与固定电极240电连接。
在本实施例中,还包括位于第二衬底214第三表面218一侧的第二结合层217,所述第三结合层217表面即第三表面218。
所述第一衬底200、第二衬底214、敏感电极213、固定电极240、第一导电插塞223、第一导电层225、第二开口250与前述实施例相同,在此不做赘述。
实施例三
图13至图14是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图13,提供第二衬底314,所述第二衬底314包括相对的第三表面318和第四表面319,所述第二衬底314包括第二基底310以及位于第二基底310上的敏感电极313,所述第二衬底314包括敏感区380,所述敏感电极313位于所述敏感区380内,所述敏感电极313位于所述第二衬底314的第三表面318一侧。
本实施例中,还包括:在第二衬底314的第三表面318一侧形成材料层383;所述第二衬底314还包括位于第二基底310上的第一电极层312,所述第一电极层312包括所述敏感电极313。所述材料层383作为电屏蔽层;在后续形成空腔或第二开口时,所述材料层383还能够作为刻蚀停止层,用于定义刻蚀工艺的停止位置。
在本实施例中,所述材料层383表面为第二衬底314的第三表面318;所述材料层383作为后续与第一衬底相互固定的结合层。在另一实施例中,所述材料层383还能够不作为与第一衬底相互固定的结合层,并且,在所述材料层383上形成第二结合层,所述第二结合层用于与第一衬底的第一表面相互固定。
所述材料层383采用沉积工艺形成,所述沉积工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述材料层383的材料包括半导体材料,包括多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、碳化硅、砷化镓或硅锗;此外,所述材料层383的材料还能够为金属或金属化合物,包括铜、钨、铝、银、钛、钽、氮化钛、氮化钽中的一种或多种。
本实施例中,在形成所述材料层383之前,在所述敏感电极313、第一电极层312和第二介质层381表面形成第三介质层382,所述材料层383形成于第三介质层382表面。所述第三介质层382的形成工艺包括沉积工艺,所述沉积工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;在所述沉积工艺之后,还能够对所述第三介质层382进行化学机械抛光工艺以平坦化。所述第三介质层382的材料包括绝缘材料;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料。
在本实施例中,所述第二衬底314内还包括固定电极340,所述固定电极340位于所述第二衬底314的第三表面318一侧,且所述固定电极340与敏感电极313对应。
请参考图14,提供第一衬底300,所述第一衬底300包括相对的第一表面301和第二表面302,所述第一衬底300包括至少一层导电层303,所述导电层303位于所述第一衬底300的第一表面301一侧;将第一衬底300的第一表面301与第二衬底314的第三表面318相互固定,并在第一衬底300与第二衬底314的敏感区380之间形成空腔321;去除所述第二基底,形成与所述第二衬底314的第三表面318相对的第五表面322;自所述第二衬底314的第五表面322一侧形成贯穿至至少一层所述导电层303的第一导电插塞323,所述第一导电插塞323用于将所述导电层303与敏感电极313形成电连接。
在本实施例中,在将第一衬底300的第一表面301与第二衬底314的第三表面318相互固定之后,所述材料层383位于所述第一电极层312和第一衬底100之间。
在本实施例中,所述第一衬底300的第一表面301一侧具有第一结合层306,所述材料层383与所述第一结合层306相互接触固定。
在一实施例中,所述第一衬底300还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层303可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层303可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述导电层303形成于第一基底304上;所述导电层303与第一基底304之间还具有第一介质层305。所述第一衬底300能够包括位于所述第一表面301一侧的第一结合层306。所述第一基底304、第一介质层305、导电层303和第一结合层306与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
在本实施例中,还包括:在所述敏感电极313和固定电极340之间形成有空腔321;在第一衬底300内形成第二开口350,所述第二开口350与空腔321连通;所述第二开口350贯穿第一衬底300或者所述第二开口350位于第一衬底300的第一表面301一侧,且不贯穿第一衬底300。
在本实施例中,还包括:在第二衬底314的第五表面形成第一导电层325,所述第一导电层325通过第二电极层390和第一电极层312与敏感电极213电连接;所述第一导电层325还位于第一导电插塞323的顶部表面,使所述第一导电插塞323能够实现与导电层303和敏感电极313的电连接。
在本实施例中,所述第一电极层312和第二电极层390之间还具有第二介质层382。所述第一电极层312与敏感电极313电连接;所述第二电极层390与固定电极340电连接。
提供所述第二衬底314、将第一衬底300和第二衬底314相互固定的步骤、去除第二基底的步骤、形成第一导电插塞323的步骤、以及形成第一导电层325的步骤、形成空腔321的步骤、以及形成第二开口350的步骤与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
相应的,本发明该实施例还提供一种采用上述方法所形成的MEMS麦克风,请继续参考图14,包括:第一衬底300,所述第一衬底300包括相对的第一表面301和第二表面302,所述第一衬底300包括至少一层导电层303,所述导电层303位于所述第一衬底300的第一表面301一侧;第二衬底314,所述第二衬底314包括相对的第三表面318和第五表面322,所述第二衬底314包括敏感电极313,所述第二衬底314包括敏感区380,所述敏感电极313位于所述敏感区380内;所述第一衬底300的第一表面301与第二衬底314的第三表面318相互固定,且所述第一衬底300与第二衬底314的敏感区380之间具有空腔321;自所述第二衬底314的第五表面322一侧贯穿至至少一层导电层303的第一导电插塞323,所述第一导电插塞323用于使所述导电层303与敏感电极313电连接。
本实施例中,还包括:位于第二衬底314的第三表面318一侧的材料层383;所述第二衬底314还包括位于第二基底310上的第一电极层312,所述第一电极层312与敏感电极电连接;所述第一电极层312包括所述敏感电极313,所述材料层383位于所述第一电极层312和第一衬底300之间。所述材料层383作为电屏蔽层;所述材料层383也能够作为形成空腔321或第二开口350时的刻蚀停止层。
在本实施例中,所述第一衬底300的第一表面301一侧具有第一结合层306,所述材料层383与所述第一结合层306相互接触固定。
所述材料层383的材料包括半导体材料,包括多晶硅、无定形硅、多晶锗、无定型锗、碳化硅、砷化镓或硅锗;此外,所述材料层383的材料还能够为金属或金属化合物,包括铜、钨、铝、银、钛、钽、氮化钛、氮化钽中的一种或多种。
本实施例中,所述敏感电极313、第一电极层312和材料层383之间还具有第三介质层382;所述第三介质层382的材料包括绝缘材料;所述绝缘材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料。
在本实施例中,所述第二衬底314内还包括固定电极340,所述固定电极340位于所述第二衬底314的第三表面318一侧,且所述固定电极340与敏感电极313对应。
在一实施例中,所述第一衬底300还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层303可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层303可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述导电层303位于第一基底304上;所述导电层303与第一基底304之间还具有第一介质层305。所述第一衬底300能够包括位于所述第一表面301一侧的第一结合层306。所述第一基底304、第一介质层305、导电层303和第一结合层306与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
在本实施例中,还包括:位于所述敏感电极313和固定电极340之间的空腔321;位于第一衬底300内的第二开口350,所述第二开口350与空腔321连通;所述第二开口350贯穿第一衬底300或者所述第二开口350位于第一衬底300的第一表面301一侧,且不贯穿第一衬底300。
在本实施例中,还包括:位于第二衬底314的第五表面322的第一导电层325,所述第一导电层325通过第二电极层390和第一电极层312与敏感电极213电连接;所述第一导电层325还位于第一导电插塞323的顶部表面,使所述第一导电插塞323能够实现与导电层303和敏感电极313的电连接。
在本实施例中,所述第一电极层312和第二电极层390之间还具有第二介质层382。所述第一电极层312与敏感电极313电连接;所述第二电极层390与固定电极340电连接。
所述第二衬底314、第一导电插塞323、第一导电层325、空腔321、以及第二开口350与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
实施例四
图15至图16是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图15,提供第一衬底400,所述第一衬底400包括相对的第一表面401和第二表面402,所述第一衬底400包括至少一层导电层403,所述导电层403位于所述第一衬底400的第一表面401一侧,所述第一衬底400还包括位于第一衬底400的第一表面401一侧的固定电极440。
本实施例中,所述第一基底404表面具有第一介质层405,所述固定电极440形成于所述第一介质层405表面。所述固定电极440的形成步骤包括:在所述第一介质层405表面沉积第二电极层;在所述第二电极层表面形成图形化层,所述图形化层暴露出部分第二电极层表面;以所述图形化层为掩膜刻蚀所述第二电极层直至暴露出第一介质层405表面为止。所述第二电极层的形成工艺包括化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述图形化层包括经过光刻的光刻胶层;所述刻蚀导电材料层的工艺包括干法刻蚀工艺。
在本实施例中,所述固定电极440与导电层403位于同一层,所述固定电极与导电层403同时形成;所述固定电极440的材料为金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料。在其它实施例中,所述固定电极还能够在形成导电层之前或之后形成;所述固定电极还能够与导电层位于不同层。
在一实施例中,所述第一衬底400还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层403可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述导电层403形成于第一基底204上;所述导电层403与第一基底404之间还具有第一介质层405。所述第一衬底400能够包括位于所述第一表面401一侧的第一结合层406。所述第一基底404、第一介质层405、导电层403和第一结合层406与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
请参考图16,提供第二衬底414,所述第二衬底414包括相对的第三表面418和第四表面,所述第二衬底414包括第二基底以及位于第二基底上的敏感电极413,所述第二衬底414包括敏感区480,所述敏感电极413位于所述敏感区480内,所述敏感电极413位于所述第二衬底414的第三表面418一侧;将第一衬底400的第一表面401与第二衬底414的第三表面418相互固定,并在第一衬底400与第二衬底414的敏感区480之间形成空腔421;去除所述第二基底,形成与所述第二衬底414的第三表面418相对的第五表面422;自所述第二衬底414的第五表面422一侧形成贯穿至至少一层所述导电层403的第一导电插塞423,所述第一导电插塞423用于将所述导电层403与敏感电极413形成电连接。
在本实施例中,所述第二衬底414内不形成固定电极,所述第二基底上形成有敏感电极413。所述敏感电极413的形成步骤包括:在第二基底表面形成保护层411;在所述保护层411表面形成第一电极层412;刻蚀所述第一电极层412,在第二衬底414的敏感区480内形成敏感电极413。本实施例中,去除所述第二基底之后,所暴露出的保护层411表面为所述第五表面422。
本实施例中,还包括在敏感电极413和固定电极440之间形成空腔421,所述空腔421的形成步骤包括:在将第一衬底400的第一表面401与第二衬底414的第三表面418相互固定之前形成第一开口,所述第一开口位于所述第二衬底414的第三表面418一侧或第一衬底400的第一表面401一侧,或者所述第一衬底400的第一表面401一侧和第二衬底414第三表面418一侧均具有第一开口,所述第一开口的位置与所述敏感区480的位置对应;在将第一衬底400的第一表面401与第二衬底414的第三表面418相互固定之后,所述第一开口与第一衬底400的第一表面401形成空腔421。本实施例中,所述第一开口形成于第二衬底414的第三表面418一侧。
在本实施例中,还包括:形成第一电极层412,所述第一电极层412包括所述敏感电极413;形成第二电极层,所述第二电极层包括所述固定电极440;形成挡板492,所述挡板492位于第一电极层412和第二电极层之间,且所述挡板492的位置与敏感区480对应。本实施例中,所述挡板492形成于第二结合层417内。
在本实施例中,还包括:在第一衬底400内形成第二开口450,所述第二开口450与空腔421连通;所述第二开口450贯穿第一衬底400或者所述第二开口450位于第一衬底400的第一表面401一侧,且不贯穿第一衬底400。
在本实施例中,还包括:在所述保护层411内形成第三导电插塞;在第二衬底414的第五表面422形成第一导电层425,所述第一导电层425通过第三导电插塞与敏感电极413电连接;所述第一导电层425还位于第一导电插塞423的顶部表面,使所述第一导电插塞423能够实现与导电层203和敏感电极413的电连接。
在本实施例中,还包括位于第二衬底414第三表面418一侧的第二结合层417,所述第二结合层417表面即第三表面418。
提供所述第二衬底414、将第一衬底400和第二衬底414相互固定的步骤、去除第二基底的步骤、形成第一导电插塞423的步骤、形成第一导电层225的步骤、形成空腔421的步骤、形成第二开口450的步骤与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
相应的,本发明该实施例还提供一种采用上述方法所形成的MEMS麦克风,请继续参考图16,包括:第一衬底400,所述第一衬底400包括相对的第一表面401和第二表面402,所述第一衬底400包括至少一层导电层403,所述导电层403位于所述第一衬底400的第一表面401一侧,所述第一衬底400还包括位于第一衬底400的第一表面401一侧的固定电极440;第二衬底414,所述第二衬底414包括相对的第三表面418和第五表面422,所述第二衬底414包括敏感电极413,所述第二衬底414包括敏感区480,所述敏感电极413位于所述敏感区480内;所述第一衬底400的第一表面401与第二衬底414的第三表面422相互固定,且所述第一衬底400与第二衬底414的敏感区480之间具有空腔421;自所述第二衬底414的第五表面422一侧贯穿至至少一层所述导电层403的第一导电插塞423,所述第一导电插塞423用于使所述导电层403与敏感电极413电连接。
本实施例中,所述第一基底404表面具有第一介质层405,所述固定电极440形成于所述第一介质层405表面。在本实施例中,所述固定电极440与导电层403位于同一层;所述固定电极440的材料为金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料。在其它实施例中,所述固定电极还能够与导电层位于不同层。
在一实施例中,所述第一衬底400还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层403可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述导电层40位于第一基底204上;所述导电层403与第一基底404之间还具有第一介质层405。所述第一衬底400能够包括位于所述第一表面401一侧的第一结合层406。所述第一基底404、第一介质层405、导电层403和第一结合层406与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
在本实施例中,所述第二衬底414内不形成固定电极,所述第二基底上具有敏感电极413;所述保护层411表面为所述第五表面422。
在本实施例中,还包括:位于所述第一衬底400内的第二开口450,所述第二开口450与空腔421连通;所述第二开口450贯穿第一衬底400或者所述第二开口450位于第一衬底400的第一表面401一侧,且不贯穿第一衬底400。
在本实施例中,还包括:位于第二衬底414的第五表面422的第一导电层425,所述第一导电层425通过第二电极层490和第一电极层412与敏感电极413电连接;所述第一导电层425还位于第一导电插塞423的顶部表面,使所述第一导电插塞423能够实现与导电层403和敏感电极413的电连接。
在本实施例中,还包括位于第二衬底414第三表面418一侧的第二结合层417,所述第二结合层417表面即第三表面418。
所述第二衬底414、第一导电插塞423、第一导电层425、空腔421、第二开口450与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
实施例五
图17至图19是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图17,提供第一衬底500,所述第一衬底500包括相对的第一表面501和第二表面502,所述第一衬底501包括至少一层导电层503,所述导电层503位于所述第一衬底500的第一表面501一侧;提供第二衬底514,所述第二衬底514包括相对的第三表面518和第四表面519,所述第二衬底514包括第二基底510以及位于第二基底510上的敏感电极513,所述第二衬底514包括敏感区580,所述敏感电极513位于所述敏感区580内,所述敏感电极513位于所述第二衬底517的第三表面518一侧;将第一衬底500的第一表面501与第二衬底514的第三表面518相互固定
本实施例中,所述导电层503形成于第一基底504上;所述导电层503与第一基底504之间还具有第一介质层505。所述第一衬底500能够包括位于所述第一表面501一侧的第一结合层506。所述第一基底504、第一介质层505、导电层503和第一结合层506与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
在一实施例中,所述第一衬底500还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层503可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层503可以包括导体或者半导体。
在本实施例中,在第二基底510内形成固定电极,所述第二基底510上形成有敏感电极513。所述敏感电极513的形成步骤包括:在第二基底表面形成保护层511;在所述保护层511表面形成第一电极层512;刻蚀所述第一电极层512,在第二衬底514的敏感区580内形成敏感电极513。在本实施例中,所述保护层511内还形成有电连接所述第一电极层512和第二基底510的导电插塞。
在本实施例中,还包括:形成第一电极层512,所述第一电极层512包括所述敏感电极513;形成挡板592,所述挡板592位于所述第二基底514与所述第一电极层512之间,且所述挡板592的位置与敏感区580对应;本实施例中,所述挡板592形成于保护层511内。在另一实施例中,形成第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;所述第二基底用于形成敏感电极;所述挡板位于所述第二基底与所述第二电极层之间。
在本实施例中,还包括位于第二衬底514第三表面518一侧的第二结合层517,所述第二结合层517表面即第三表面518。
提供所述第二衬底514、将第一衬底500和第二衬底514相互固定的步骤、去除第二基底的步骤、形成第一导电插塞523的步骤、形成第一导电层525的步骤、形成空腔521的步骤、形成第二开口550的步骤与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
请参考图18,对所述第二衬底514的第四表面519(如图17所示)进行减薄,去除部分厚度的第二基底510,形成与所述第二衬底514的第三表面518相对的第五表面522。
所述减薄第四表面519的工艺包括化学机械抛光工艺。在本实施例中,所述第二衬底514的第二表面519为第二基底510的表面,因此所述化学机械抛光工艺减薄所述第二基底510。在减薄所述第二基底510之后,位于保护层511表面的减薄后的第二基底510用于形成固定电极。
请参考图19,在所述第一衬底500和第二衬底514的敏感区580之间形成空腔521;自所述第二衬底514的第五表面522一侧形成贯穿至至少一层导电层503的第一导电插塞523,所述第一导电插塞523用于将所述导电层503与敏感电极513形成电连接。
在本实施例中,在减薄第二基底510之后,刻蚀所述第二基底510,形成固定电极540,所述固定电极位于敏感区580内。此外,通过刻蚀所述第二基底510还能够形成第二电互连层,所述第二电互连层与所述固定电极540电连接。
在本实施例中,还包括:在第一衬底500内形成第二开口550,所述第二开口550与空腔521连通;所述第二开口550贯穿第一衬底500或者所述第二开口550位于第一衬底500的第一表面501一侧,且不贯穿第一衬底500。
在本实施例中,由于第一电极层512与第二基底510之间具有导电插塞电连接,还包括:在第二衬底514的第五表面522形成第一导电层525,所述第一导电层525通过第二基底510和第一电极层512与敏感电极513电连接;所述第一导电层525还位于第一导电插塞523的顶部表面,使所述第一导电插塞523能够实现与导电层503和敏感电极513的电连接。
所述第一导电插塞523、第一导电层525、空腔521、第二开口550与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
相应的,本发明该实施例还提供一种采用上述方法所形成的MEMS麦克风,请继续参考图19,包括:第一衬底500,所述第一衬底500包括相对的第一表面501和第二表面502,所述第一衬底500包括至少一层导电层503,所述导电层503位于所述第一衬底500的第一表面501一侧;第二衬底514,所述第二衬底514包括相对的第三表面518和第五表面522,所述第二衬底514包括第二基底510以及位于第二基底510上的敏感电极513,所述第二衬底514包括敏感区580,所述敏感电极513位于所述敏感区580内,所述敏感电极513位于所述第二衬底514的第三表面518一侧;所述第一衬底500的第一表面501与第二衬底514的第三表面518相互固定;所述第一衬底500与第二衬底514的敏感区580之间具有空腔521;自所述第二衬底514的第五表面522一侧形成贯穿至至少一层导电层503的第一导电插塞523,所述第一导电插塞523用于将所述导电层513与敏感电极513形成电连接。
以下将对上述结构进行详细说明。
本实施例中,所述导电层503位于第一基底504上;所述导电层503与第一基底504之间还具有第一介质层505。所述第一衬底500能够包括位于所述第一表面501一侧的第一结合层506。所述第一基底504、第一介质层505、导电层503和第一结合层506与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
在一实施例中,所述第一衬底500还包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层503可以是电路导电层的一部分,也可以是在电路上附加的导电层。导电层503可以包括导体或者半导体。
在本实施例中,在第二基底510内包括固定电极,所述第二基底510上形成有敏感电极513;所述固定电极位于敏感区580内;此外,所述第二基底510还包括第二电互连层,所述第二电互连层与所述固定电极540电连接。在本实施例中,所述保护层511内具有电连接所述第一电极层512和第二基底510的导电插塞。
在本实施例中,还包括:第一电极层512,所述第一电极层512包括所述敏感电极513;挡板592,所述挡板592位于所述第二基底514与所述第一电极层512之间,且所述挡板592的位置与敏感区580对应;本实施例中,所述挡板592位于保护层511内。在另一实施例中,还包括:第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;所述第二基底内具有敏感电极;所述挡板位于所述第二基底与所述第二电极层之间。
在本实施例中,还包括位于第二衬底514第三表面518一侧的第二结合层517,所述第二结合层517表面即第三表面518。
在本实施例中,还包括:在第一衬底500内形成第二开口550,所述第二开口550与空腔521连通;所述第二开口550贯穿第一衬底500或者所述第二开口550位于第一衬底500的第一表面501一侧,且不贯穿第一衬底500。
在本实施例中,所述第二衬底514的第五表面522还具有第一导电层525;由于第一电极层512与第二基底510之间具有导电插塞电连接,所述第一导电层525通过第二基底510和第一电极层512能够与敏感电极513电连接;所述第一导电层525还位于第一导电插塞523的顶部表面,使所述第一导电插塞523能够实现与导电层503和敏感电极513的电连接。
所述第二衬底514、第一衬底500、第一导电插塞523、第一导电层525、空腔521的步骤、第二开口550与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
实施例六
图20至图22是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图20,提供第一衬底600,所述第一衬底600包括相对的第一表面601和第二表面602,所述第一衬底600包括第一基底604和至少一层导电层603,所述导电层603位于所述第一衬底600的第一表面601一侧;提供第二衬底614,所述第二衬底614包括相对的第三表面618和第四表面,所述第二衬底614包括第二基底610、以及位于第二基底610上的敏感电极613,所述第二衬底614包括敏感区680,所述敏感电极613位于所述敏感区680内,所述敏感电极613位于所述第二衬底614的第三表面618一侧;将第一衬底600的第一表面601与第二衬底614的第三表面618相互固定;在所述第一衬底600与第二衬底614的敏感区680之间形成空腔621;对所述第二衬底614的第四表面进行减薄,去除部分厚度的第二基底610,形成与所述第二衬底614的第三表面618相对的第五表面622。
在本实施例中,所述第二衬底614内还包括固定电极640,所述固定电极640位于所述第二衬底614的第三表面618一侧,所述固定电极640形成于第二基底610和第一电极层612之间,且所述固定电极640与敏感电极613对应。
在本实施例中,所述敏感电极613通过刻蚀第一电极层612形成,所述固定电极640通过刻蚀第二电极层690形成;所述第一电极层612和第二电极层690之间还具有第二介质层681。所述第一电极层612与敏感电极613电连接;所述第二电极层690与固定电极640电连接。
在本实施例中,还包括位于第二衬底614第三表面618一侧的第二结合层617,所述第二结合层617表面即第三表面618。
提供所述第二衬底614、将第一衬底600和第二衬底614相互固定的步骤、对所述第二衬底614的第四表面进行减薄的步骤与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
请参考图21,在对所述第二衬底614的第四表面进行减薄之后,在所述第二衬底614内形成第三开口660,且所述第三开口660的位置与第二衬底614的敏感区680对应。
所述第三开口660贯穿所述第二基底610,并暴露出所述固定电极640;或者,所述第三开口660还能够不贯穿所述第二基底610,而所述敏感区680的第二基底610内需要形成与空腔621贯通的通孔,用于使声波能够传递到敏感电极613。
在一实施例中,在第二基底内形成的第三开口不贯穿所述第二基底,或者不在所述第二基底内形成第三开口时,在所述第二衬底的第五表面一侧形成至少一个贯穿第二基底的第五通孔,所述第五通孔的位置与敏感区对应;所述第五通孔能够与所述空腔621相互贯通或者不贯通。
首先,所述具有第五通孔的第二基底能够用于过滤空气中的尘埃;其次,所述所述具有第五通孔的第二基底还能够用于电屏蔽;此外,位于敏感区的第二基底还能够作为自测电极,当对于所述第二基底施加偏压时,第二基底能够对敏感电极产生静电引力,以此检测敏感电极是否能够正常工作。
在一实施例中,所述敏感电极到所述第二基底的距离小于固定电极到第二基底的距离,则位于第二基底和敏感电极之间的保护层或其它绝缘材料能够被去除,使敏感电极与第二基底不接触。
所述第三开口660的形成步骤包括:在第二衬底614的第五表面622形成图形化层,所述图形化层暴露出需要形成第三开口660的对应位置;以所述图形化层为掩膜,对所述第二衬底614的第五表面622进行刻蚀,形成第三开口660。所述图形化层为图形化的光刻胶层;所述刻蚀工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。在本实施例中,所述第三开口660暴露出固定电极640。
所述第二衬底614的敏感区680形成敏感膜;由于除敏感区680以外的区域部分或全部具有第二基底610覆盖,从而能够在不影响所述敏感电极613精确获取外部声音的同时,增加所述敏感电极613到外部环境的距离,从而使所述敏感电极613受到保护,避免敏感膜及表面的保护层611受到磨损或其它损伤;此外,所述第二基底610还能够提供电屏蔽作用。
在本实施例中,还包括:在第一衬底600内形成第二开口650,所述第二开口650与空腔621连通;所述第二开口650贯穿第一衬底600或者所述第二开口650位于第一衬底600的第一表面601一侧,且不贯穿第一衬底600。
请参考图22,形成自所述第二衬底614的第五表面622一侧贯穿至至少一层导电层603的第一导电插塞623,所述第一导电插塞623用于将所述导电层603与敏感电极613形成电连接。
本实施例中,还包括:形成自所述第二衬底614的第五表面622一侧贯穿至第二电极层690的第三导电插塞;在所述第二衬底614的第五表面622形成第一导电层625,所述第一导电层625位于第一导电插塞623和第三导电插塞顶部表面;由于第二电极层690通过第二介质层681内的导电插塞与第一电极层612电连接,因此,所述第一导电插塞623能够通过第一导电层625和第三导电插塞与敏感电极613电连接。
所述第一导电层625、第三导电插塞和第一导电插塞623的材料、结构和形成步骤与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
相应的,本发明该实施例还提供一种采用上述方法所形成的MEMS麦克风,请继续参考图22,包括:第一衬底600,所述第一衬底600包括相对的第一表面601和第二表面602,所述第一衬底600包括导电层603,所述导电层603靠近所述第一衬底600的第一表面601;第二衬底614,所述第二衬底614包括相对的第三表面618和第五表面622,所述第二衬底614包括第二基底610以及位于第二基底610上的敏感电极613,所述敏感电极613位于所述第二衬底614的第三表面618一侧;所述第二衬底614内具有第三开口660,且所述第三开口660的位置与敏感电极613对应;所述第一衬底600的第一表面601与第二衬底614的第三表面618相互固定;所述第一衬底600和第二衬底614之间具有空腔621;自所述第二衬底614的第五表面622贯穿至导电层603表面的第一导电插塞623;与所述第一导电插塞623以及敏感电极613电连接的第一导电结构。
在本实施例中,所述第二衬底614内还包括固定电极640,所述固定电极640位于所述第二衬底614的第三表面618一侧,所述固定电极640形成于第二基底610和第一电极层612之间,且所述固定电极640与敏感电极613对应。
在本实施例中,所述第二衬底614内还包括第一电极层612和第二电极层690,所述第一电极层612和第二电极层690之间还具有第二介质层681。所述第一电极层612与敏感电极613电连接;所述第二电极层690与固定电极640电连接。
在本实施例中,还包括位于第二衬底614第三表面618一侧的第二结合层617,所述第二结合层617表面即第三表面618。
所述第三开口660贯穿所述第二基底610,并暴露出所述固定电极640;或者,所述第三开口660还能够不贯穿所述第二基底610,而所述敏感区680的第二基底610内需要形成与空腔621贯通的通孔,用于使声波能够传递到敏感电极613。
在一实施例中,所述第二基底内的第三开口不贯穿所述第二基底,或者所述第二基底内不具有第三开口时,所述第二衬底的第五表面一侧具有至少一个贯穿第二基底的第五通孔,所述第五通孔的位置与敏感区对应;所述第五通孔能够与所述空腔621相互贯通或者不贯通。
首先,所述具有第五通孔的第二基底能够用于过滤空气中的尘埃;其次,所述所述具有第五通孔的第二基底还能够用于电屏蔽;此外,位于敏感区的第二基底还能够作为自测电极,当对于所述第二基底施加偏压时,第二基底能够对敏感电极产生静电引力,以此检测敏感电极是否能够正常工作。
在一实施例中,所述敏感电极到所述第二基底的距离小于固定电极到第二基底的距离,所述敏感电极与第二基底不接触。
本实施例中,还包括:自所述第二衬底614的第五表面622一侧贯穿至第二电极层690的第三导电插塞;所述第二衬底614的第五表面622具有第一导电层625,所述第一导电层625位于第一导电插塞623和第三导电插塞顶部表面;由于第二电极层690通过第二介质层681内的导电插塞与第一电极层612电连接,因此,所述第一导电插塞623能够通过第一导电层625和第三导电插塞与敏感电极613电连接。
实施例七
图23至图25是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图23,提供第二衬底714,所述第二衬底714包括相对的第三表面718和第四表面719,所述第二衬底714包括第二基底710以及位于第二基底710内部的敏感电极,所述第二衬底714包括敏感区780,所述敏感电极位于所述敏感区780内,所述敏感电极位于所述第二衬底714的第三表面718一侧。
本实施例中,所述敏感电极由第二基底710形成,所述第二基底710为体基底。所述第二基底710表面还具有第二结合层717。所述敏感区780内的第二基底710靠近第三表面718的一侧用于形成敏感电极。所述第二结合层717的材料、结构和形成工艺与前述实施例相同,在此不做赘述。
在另一实施例中,在所述第二基底710上形成固定电极,所述固定电极位于第二衬底714的第三表面718一侧,且固定电极的位置与所述敏感区780的位置对应。
本实施例中,所述第二衬底714的第三表面718一侧具有第一开口720,所述第一开口720的位置与敏感区780的位置对应,所述第一开口720用于与后续提供的第一衬底形成空腔。所述第一开口720的形成步骤包括刻蚀工艺,所述刻蚀工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。
在本实施例中,后续需要形成第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;或者,形成第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;形成挡板792,所述挡板792位于所述第二基底710与所述第一电极层或第二电极层之间,且所述挡板792的位置与敏感区780对应。
请参考图24,提供第一衬底700,所述第一衬底700包括相对的第一表面701和第二表面702,所述第一衬底701包括至少一层导电层703,所述导电层703位于所述第一衬底700的第一表面701一侧;将第一衬底700的第一表面701与第二衬底714的第三表面718相互固定;在第一衬底700和第二衬底714的敏感区780之间形成空腔721;从所述第二衬底714的第四表面719一侧进行减薄,去除部分厚度的第二基底710,形成与所述第二衬底714的第三表面718相对的第五表面722。
本实施例中,所述第一衬底700包括第一基底704、位于第一基底704表面的第一介质层、以及位于第一介质层表面的导电层703。所述第一衬底700还能够包括电路,所述电路包括半导体器件结构、以及电互连结构,所述导电层703可以是电路的一部分,也可以是在电路上附加的导电层703。所述导电层703可以包括导体或者半导体。
本实施例中,所述第一衬底700内还包括固定电极740,所述固定电极740位于所述第一衬底700的第一表面701一侧,且所述固定电极740的位置与第二衬底714的敏感区780的位置对应。在本实施例中,所述固定电极740与导电层703位于同一层。
本实施例中,所述第一衬底700还包括位于所述第一表面701一侧的第一结合层706。在一实施例中,在所述第一结合层706和第二结合层717中,至少一者的材料包括绝缘材料。
在一实施例中,将第一衬底700的第一表面701与第二衬底714的第三表面718相互固定工艺包括键合工艺。在另一实施例中,将第一衬底700的第一表面701与第二衬底714的第三表面718相互固定工艺为粘结工艺;所述第一结合层706或第二结合层717为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
在本实施例中,在将第一衬底700与第二衬底714相互固定之后,位于第二衬底714第三表面718一侧的第一开口720能够与第一衬底700形成空腔721;在所述敏感电极713和固定电极740之间形成空腔721。
在本实施例中,在将第一衬底700与第二衬底714相互固定之后,还包括:在第一衬底700内形成第二开口750,所述第二开口750与空腔721连通;所述第二开口750贯穿第一衬底700。在其它实施例中,所述第二开口750还能够位于第一衬底700的第一表面701一侧,且不贯穿第一衬底700。
请参考图25,在对所述第二衬底714的第四表面719(如图23所示)进行减薄之后,刻蚀所述第二基底710(如图24所示),形成敏感电极713;自所述第二衬底714的第五表面722一侧形成贯穿至至少一层导电层703的第一导电插塞723,所述第一导电插塞723用于将所述导电层703与敏感电极713形成电连接。
所述敏感电极713的位置与敏感区780对应。在本实施例中,在形成敏感电极713的同时,还包括刻蚀第二基底710以形成第一电极互连层,所述电极互连层与敏感电极713电互连。
本实施例中,在形成敏感电极713之后,还包括在所述第二结合层717和敏感电极713表面形成第三介质层。所述第一导电插塞723贯穿所述第三介质层、第二结合层717和第一结合层706直至与至少一层导电层703连接。
本实施例中,还包括:在第三介质层内形成与第一电极互连层电连接的第三导电插塞;在所述第三介质层、第三导电插塞和第一导电插塞723表面形成第一导电层725。所述第一导电插塞723通过第三导电插塞和第一导电层725与敏感电极713电互连。
所述第一导电插塞723、第三导电插塞和第一导电层725与前述实施例的相关说明相同,在此不做赘述。
实施例八
图26至图27是本发明另一实施例的MEMS麦克风的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图26,提供第一衬底800,所述第一衬底800包括相对的第一表面801和第二表面802,所述第一衬底800包括至少一层导电层803,所述导电层803位于所述第一衬底801的第一表面801一侧;提供第二衬底814,所述第二衬底814包括相对的第三表面818和第四表面,所述第二衬底814包括第二基底810以及位于第二基底810上的敏感电极813,所述第二衬底814包括敏感区880,所述敏感电极813位于所述敏感区880内,所述敏感电极813位于所述第二衬底814的第三表面818一侧;将第一衬底800的第一表面801与第二衬底814的第三表面818相互固定;在将第一衬底800的第一表面801与第二衬底814的第三表面818相互固定之后,去除所述第二基底,形成与所述第二衬底814的第三表面818相对的第五表面822;在所述第一衬底800和第二衬底814的敏感区818之间形成空腔821;自所述第二衬底814的第五表面822一侧形成贯穿至至少一层所述导电层803的第一导电插塞823,所述第一导电插塞823用于将所述导电层803与敏感电极813形成电连接。
在本实施例中,还包括:在第一衬底800内形成第二开口850,所述第二开口850位于所述第一衬底800的第一表面801一侧,且所述第二开口850不贯穿所述第一衬底800。在其它实施例中,还能够在后续形成第四导电插塞之后,再从第一衬底第二表面一侧形成第二开口。
本实施例中,还包括:在第二衬底814的第三表面818一侧形成固定电极840,所述固定电极840与所述敏感电极813对应;在所述固定电极840和敏感电极813之间形成空腔821。在其它实施例中,所述固定电极还能够位于第一衬底内,而第二衬底内不具有固定电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极的位置与敏感区对应。
所述第二衬底814还包括位于第一电互连层812和第二电互连层890之间的第二介质层881;所述第二衬底814还包括所述第二衬底814还包括位于所述第三表面818一侧的第二结合层817;所述第一衬底800包括位于所述第一表面801一侧的第一结合层806;所述第二衬底814第五表面822还具有第一导电层825,所述第一导电层825还与第一导电插塞823和第二电互连层890电连接。
所述提供第一衬底800的步骤、提供第二衬底814的步骤、固定第一衬底800和第二衬底814的步骤、形成空腔821的步骤、去除第二基底的步骤以及形成第一导电插塞823的步骤与前述实施例相同,在此不作赘述。
请参考图27,形成自所述第一衬底800的第二表面802一侧贯穿至至少一层所述导电层803的第四导电插塞860。与所述第四导电插塞860连接的导电层803、以及与第一导电插塞823连接的导电层803能够位于同一层或不同层。
本实施例中,在形成所述第四导电插塞860之前,还包括:在所述第一衬底800的第二表面形成第四介质层861,所述第四介质层861暴露出部分第一衬底800的第二表面802;以所述第四介质层为掩膜,刻蚀所述第一衬底800直至暴露出至少一层导电层803,在第一衬底800内形成第四通孔;在所述第四通孔内形成第四导电插塞860。
在本实施例中,在形成第四介质层861之前,还能够自所述第一衬底800的第二表面802一侧进行减薄,使得形成第四通孔的刻蚀工艺难度降低、刻蚀深度减小。在本实施例中,在形成第四导电插塞860之后,还包括:在所述第四介质层表面形成第四导电层862,所述第四导电层862还与所述第四导电插塞860电连接。此外,所述第四导电层862表面还能够形成焊球863,所述焊球863用于使所形成的MEMS麦克风能够与基板布线电连接。
所述第四介质层861用于电隔离所述第四导电层862与第一基底804;所述第四介质层861的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低k介质材料或超低k介质材料。所述第四导电层862的材料包括导电材料,所述导电材料包括金属、金属化合物或掺杂离子的半导体材料。所述刻蚀形成第四通孔的工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。自所述第一衬底800的第二表面802一侧进行减薄的工艺为化学机械抛光工艺。
所述第四导电插塞860的形成步骤包括:在所述第二表面802和第四通孔内形成填充满所述第四通孔的导电膜;去除第二表面802上不必要的导电膜,形成所述第四导电插塞860。在一实施例中,能够完全去除第二表面802上的导电膜。在另一实施例中,能够在第二表面802上保留部分导电膜。
所述第四导电插塞860的一端能够相对于第二表面802突出、凹陷或齐平。
在一实施例中,在形成所述导电膜之前,在所述第四通孔的侧壁表面形成绝缘层,在形成绝缘层之后形成填充满第四通孔的导电膜;所述绝缘层用于电隔离所述导电膜和第一基底804。
所述第四导电插塞860的材料包括铜、钨、铝、银或金;所述导电膜的形成工艺包括物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、电镀工艺或化学镀工艺;去除第二表面802上的导电膜的工艺包括化学机械抛光工艺。此外,所述第一通孔的侧壁表面还能够形成第一阻挡层,所述导电膜形成于第一阻挡层表面,所述第一阻挡层的材料包括钛、钽、氮化钽或氮化钛中的一种或多种。
在另一实施例中,在将第一衬底和第二衬底相互固定之前,从第一衬底800的第一表面801一侧形成第四插塞,所述第四插塞能够贯穿或不贯穿所述第一衬底800;当所述第四插塞不贯穿所述第一衬底800时,在形成所述第四插塞之后,自所述第一衬底800的第二表面802一侧进行减薄,直至暴露出所述第四插塞为止。在该实施例中,所形成的第四插塞自第一衬底800的第二表面802贯穿至第一表面801一侧的至少一层导电层803。所述第四导电插塞的形成步骤包括:在所述第一衬底800的第一表面801一侧形成第四通孔,所述第四通孔贯穿或不贯穿所述第一衬底800;在所述第一表面801一侧和第四通孔内形成填充满所述第四通孔的导电膜;去除第一表面801一侧不必要的导电膜,形成所述第四导电插塞。在一实施例中,在形成所述导电膜之前,在所述第四通孔的侧壁表面形成绝缘层,在形成绝缘层之后形成填充满第四通孔的导电膜;所述绝缘层用于电隔离所述导电膜和第一基底804。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (62)
1.一种MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,包括:
提供第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;
提供第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上的敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内,所述敏感电极位于所述第二衬底的第三表面一侧;
将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;
在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,去除所述第二基底,形成与所述第二衬底的第三表面相对的第五表面;
在所述第一衬底和第二衬底的敏感区之间形成空腔;
自所述第二衬底的第五表面一侧形成贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于将所述导电层与敏感电极形成电连接。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:形成固定电极,所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧或第二衬底的第三表面一侧;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与所述敏感电极对应;在所述固定电极和敏感电极之间形成空腔。
3.如权利要求2所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:形成第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;形成第二电极层,所述第二电极层包括所述固定电极;形成挡板,所述挡板位于第一电极层和第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
4.如权利要求2所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,当所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧时,所述空腔的形成步骤包括:在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之前形成第一开口,所述第一开口位于所述第二衬底的第三表面一侧或第一衬底的第一表面一侧,或者所述第一衬底的第一表面一侧和第二衬底第三表面一侧均具有第一开口,所述第一开口的位置与所述敏感区的位置对应;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述第一开口与第一衬底的第一表面形成空腔。
5.如权利要求2所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第二衬底的形成步骤包括:提供绝缘体上半导体衬底,所述绝缘体上半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层、以及位于绝缘层表面的半导体层;刻蚀所述半导体层以形成所述固定电极或所述敏感电极;所述基底为第二基底。
6.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:在所述第一衬底内形成第二开口;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
7.如权利要求6所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
8.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:在第二衬底的第三表面一侧形成材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
9.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第一衬底还包括电路。
10.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
11.如权利要求10所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
12.如权利要求10所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为粘结工艺;所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
13.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为键合工艺。
14.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第一衬底还包括自测电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
15.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:形成自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
16.一种MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,包括:
提供第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;
提供第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上或内部的敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内,所述敏感电极位于所述第二衬底的第三表面一侧;
将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;
在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,对所述第二衬底的第四表面进行减薄,去除部分厚度的第二基底,形成与所述第二衬底的第三表面相对的第五表面;
在所述第一衬底和第二衬底的敏感区之间形成空腔;
自所述第二衬底的第五表面一侧形成贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于将所述导电层与敏感电极形成电连接。
17.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:形成固定电极,所述固定电极位于第二衬底的第三表面一侧;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与所述敏感电极对应;在所述固定电极和敏感电极之间形成空腔。
18.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,还包括:在对所述第二衬底的第四表面进行减薄之后,刻蚀所述第二基底,形成固定电极。
19.如权利要求17所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:形成第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;或者,形成第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;形成挡板,所述挡板位于所述第二基底与所述第一电极层或第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
20.如权利要求17所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第二衬底的形成步骤包括:提供绝缘体上半导体衬底,所述绝缘体上半导体衬底包括基底、位于基底表面的绝缘层、以及位于绝缘层表面的半导体层;刻蚀所述半导体层以形成所述固定电极或所述敏感电极;所述基底为第二基底。
21.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,还包括:在所述第二衬底的第五表面一侧形成第三开口,且所述第三开口的位置与敏感区对应。
22.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:在所述第二衬底的第五表面一侧形成至少一个贯穿第二基底的第五通孔,所述第五通孔的位置与敏感区对应。
23.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,当所述敏感电极位于所述第二基底内部时,还包括:在对所述第二衬底的第四表面进行减薄之后,刻蚀所述第二基底,形成所述敏感电极。
24.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:在所述第一衬底内形成第二开口;在将第二衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
25.如权利要求24所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
26.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:在第二衬底的第三表面一侧形成材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
27.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第一衬底还包括电路。
28.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
29.如权利要求28所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
30.如权利要求28所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为粘结工艺;所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
31.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定工艺为键合工艺。
32.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,所述第一衬底还包括自测电极;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
33.如权利要求16所述的MEMS麦克风的形成方法,其特征在于,还包括:形成自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
34.一种MEMS麦克风,其特征在于,包括:
第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;
第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第五表面,所述第二衬底包括敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内;
所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;
所述第一衬底与第二衬底的敏感区之间具有空腔;
自所述第二衬底的第五表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于使所述导电层与敏感电极电连接。
35.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:固定电极,所述固定电极位于第一衬底的第一表面一侧或第二衬底的第三表面一侧;在将第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定之后,所述固定电极与所述敏感电极对应;位于所述固定电极和敏感电极之间的空腔。
36.如权利要求35所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:所述第二衬底还包括第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;所述第一衬底或第二衬底还包括第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;挡板,所述挡板位于第一电极层和第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
37.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:位于所述第一衬底内的第二开口,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
38.如权利要求37所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
39.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:位于所述第二衬底的第三表面一侧的材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
40.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一衬底还包括电路。
41.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
42.如权利要求41所述的MEMS麦克风,其特征在于,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
43.如权利要求41所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
44.如权利要求41所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一结合层为键合层;或者,所述第二结合层为键合层;或者,所述第一结合层和第二结合层为键合层。
45.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一衬底还包括自测电极,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
46.如权利要求34所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
47.一种MEMS麦克风,其特征在于,包括:
第一衬底,所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一衬底包括至少一层导电层,所述导电层位于所述第一衬底的第一表面一侧;
第二衬底,所述第二衬底包括相对的第三表面和第五表面,所述第二衬底包括第二基底以及位于第二基底上或内部的敏感电极,所述第二衬底包括敏感区,所述敏感电极位于所述敏感区内;
所述第一衬底的第一表面与第二衬底的第三表面相互固定;
所述第一衬底与第二衬底的敏感区之间具有空腔;
自所述第二衬底的第五表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第一导电插塞,所述第一导电插塞用于使所述导电层与敏感电极电连接。
48.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:固定电极,所述固定电极位于第二衬底的第三表面一侧,所述固定电极与所述敏感电极对应;位于所述固定电极和敏感电极之间的空腔。
49.如权利要求48所述的MEMS麦克风,其特征在于,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,所述固定电极位于第二基底内。
50.如权利要求48所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极;所述第一衬底或第二衬底还包括第二电极层,所述第二电极层包括固定电极;挡板,所述挡板位于第一电极层和第二电极层之间,且所述挡板的位置与敏感区对应。
51.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,当所述敏感电极位于所述第二基底上时,还包括:位于所述第二衬底的第五表面一侧的第三开口,且所述第三开口的位置与敏感区对应。
52.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:至少一个位于所述第二衬底的第五表面一侧并贯穿第二基底的第五通孔,所述第五通孔的位置与敏感区对应。
53.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:位于所述第一衬底内的第二开口,所述第二开口与第二衬底的敏感区对应。
54.如权利要求53所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第二开口位于第一衬底的第一表面一侧;或者,所述第二开口贯穿所述第一衬底。
55.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:位于所述第二衬底的第三表面一侧的材料层;所述第二衬底还包括位于第二基底上的第一电极层,所述第一电极层包括所述敏感电极,所述材料层位于所述第一电极层和第一衬底之间。
56.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一衬底还包括电路。
57.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层;或者,所述第一衬底包括位于所述第一表面一侧的第一结合层;或者,所述第二衬底还包括位于所述第三表面一侧的第二结合层,且所述第一衬底包括位于第一表面一侧的第一结合层。
58.如权利要求57所述的MEMS麦克风,其特征在于,在所述第一结合层和第二结合层中,至少一者的材料包括绝缘材料。
59.如权利要求57所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一结合层或第二结合层为粘结层,材料包括绝缘材料、半导体材料、金属材料或有机材料。
60.如权利要求57所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一结合层为键合层;或者,所述第二结合层为键合层;或者,所述第一结合层和第二结合层为键合层。
61.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述第一衬底还包括自测电极,所述自测电极的位置与所述敏感区的位置对应。
62.如权利要求47所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括:自所述第一衬底的第二表面一侧贯穿至至少一层所述导电层的第四导电插塞。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |