完全晶片级封装的MEMS麦克风及其制造方法技术

技术编号:13160235 阅读:70 留言:0更新日期:2016-05-10 08:18
本发明专利技术提供一种完全晶片级封装的MEMS麦克风的制造方法以及其所制造的麦克风,所述方法包括:分别制造第一封装晶片、MEMS麦克风晶片以及第二封装晶片;对所述三个晶片进行晶片到晶片键合,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风单元;对所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元进行切割,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风,该MEMS麦克风完全在晶片级进行封装并且在晶片切割后不需要任何进一步处理。所述方法可以提高所述封装的MEMS麦克风的成本效益、性能一致性、可制造性、质量、缩放能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及麦克风
,更具体地说,涉及一种封装的MEMS麦克风及其制造方法。
技术介绍
硅基MEMS(微电子机械系统)麦克风,也就是所说的声学换能器,在助听器、移动通信系统、数码相机、摄像机以及玩具产业中发挥着越来越重要的作用。通常,硅基MEMS麦克风芯片在可以测试、发货以及使用之前需要进行封装。美国专利6,781,231公开了一种如图1所示的典型的MEMS封装,该MEMS封装包括可表面安装的元件12(例如,硅基MEMS麦克风芯片、集成电路)、基底14、以及盖子20,其中,基底14和盖子20相结合形成外壳22,可表面安装的元件12位于外壳22中并且进行电学连接。然而,这种MEMS封装以及与其类似的封装存在一些缺点。第一,其成本效益差。封装成本通常是这种常规封装的MEMS麦克风的总成本的主要部分,例如,对于典型的6mm2封装尺寸来说,最少的封装成本会超过$0.1,而典型的MEMS麦克风芯片的成本远少于$0.1。尤其是,当封装尺寸按趋势进一步减小时,封装成本将成为降低成本的瓶颈。第二,它不利于制造和大量生产,因为单颗MEMS麦克风芯片需要单独封装。第三,性能一致性不能保证、颗粒和有机污染不容易避免。第四,由于这种MEMS封装的结构不紧凑,其尺寸减小受到很大限制。为了克服常规封装的MEMS麦克风的上述缺点,本专利技术提出一种用于封装硅基MEMS麦克风的完全晶片级封装技术。实际上,美国专利8,368,153公开了一种如图2所示的MEMS麦克风的晶片级封装及其制造方法。然而,该美国专利申请仅仅公开了 MEMS麦克风的芯片结构以及制造该结构的晶片工艺流程,所述结构实际上并不是可表面安装的封装后的MEMS麦克风,并且在晶片工艺后仍需要传统的声学封装。因此,完全晶片级封装的MEMS麦克风及其制造方法仍未得到应用,而所述完全晶片级封装的MEMS麦克风在晶片级进行完全封装并且晶片切割后不需要任何进一步处理。
技术实现思路
鉴于上面所述,为了提高封装的MEMS麦克风的成本效益、性能一致性、可制造性、质量、缩放能力,本专利技术提供一种完全晶片级封装的MEMS麦克风及其制造方法。根据本专利技术一个方面,提供一种完全晶片级封装的MEMS麦克风的制造方法,其包括:分别制造第一封装晶片、MEMS麦克风晶片以及第二封装晶片,其中,所述第一封装晶片包括多个第一封装单元,所述第二封装晶片包括多个第二封装单元,以及所述MEMS麦克风晶片包括多个MEMS麦克风单元,每个所述MEMS麦克风单元包括形成有背孔的硅基底和支撑在所述硅基底上并与所述背孔对齐的声学传感部,以及其中,所述第一封装单元和/或所述第二封装单元和/或所述MEMS麦克风单元包括ASIC,以及所述第一封装单元或所述第二封装单元还包括声孔;对所述MEMS麦克风晶片和所述第一封装晶片以及对所述第二封装晶片和所述MEMS麦克风晶片进行晶片到晶片键合,使得所述第一封装单元、所述MEMS麦克风单元以及所述第二封装单元都相应对齐,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风单元,在每个所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元中,所述声学传感部、所述ASIC以及形成在所述第一封装单元外侧和/或所述第二封装单元外侧的可表面安装的焊盘之间的电学连接可以通过互连线或者导电焊盘或者硅通路或者其组合来实现;以及对所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元进行切割,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风。优选地,所述声学传感部可以至少包括:顺应性振膜;穿孔背板;以及形成在所述振膜和所述背板之间的空气间隙,其中,所述振膜和所述背板用于形成可变电容器的电极板。优选地,所述晶片到晶片键合可以通过金属-金属键合、金属共晶键合、焊接、以及导电粘合剂中任一种来实现。在一个实施例中,优选地,在每个所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元中,所述第一封装单元可以包括所述ASIC和声孔,所述第二封装单元可以包括凹槽,所述MEMS麦克风单元中的背孔和所述凹槽可以合并形成背腔,所述可表面安装的焊盘可以形成在所述第一封装单元的外侧。进一步优选地,所述声学传感部可以包括支撑在所述硅基底上的穿孔背板和支撑在所述背板上并与该背板之间夹有空气间隙的顺应性振膜,以及突出件可以形成在所述第一封装单元的内侧,以保护所述振膜不会粘住所述第一封装单元的内侧。在另一个实施例中,优选地,在每个所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元中,所述第一封装单元可以包括声孔,所述第二封装单元可以包括所述ASIC,以及所述可表面安装的焊盘可以形成在所述第一封装单元的外侧。进一步优选地,所述声学传感部可以包括支撑在所述硅基底上的穿孔背板和支撑在所述背板上并与该背板之间夹有空气间隙的顺应性振膜,以及突出件可以形成在所述第一封装单元的内侧,以保护所述振膜不会粘住所述第一封装单元的内侧。根据本专利技术另一方面,提供一种完全晶片级封装的MEMS麦克风,其包括:第一封装单元;MEMS麦克风单元,包括形成有背孔的硅基底和支撑在所述硅基底上并与所述背孔对齐的声学传感部;以及第二封装单元,其中,所述第一封装单元和/或所述第二封装单元和/或所述MEMS麦克风单元包括ASIC,以及所述第一封装单元或所述第二封装单元还包括声孔,其中,所述第一封装单元、所述MEMS麦克风单元以及所述第二封装单元对齐,所述MEMS麦克风单元键合到所述第一封装单元以及所述第二封装单元键合到所述MEMS麦克风单元,以及其中,所述声学传感部、所述ASIC以及形成在所述第一封装单元的外侧和/或所述第二封装单元的外侧的可表面安装的焊盘之间的电学连接通过互连线或者导电焊盘或者硅通路或者其组合来实现。根据本专利技术又一方面,提供一种完全晶片级封装的MEMS麦克风的制造方法,其包括:分别制造第一封装晶片、MEMS麦克风晶片,其中,所述第一封装晶片包括多个第一封装单元,以及所述MEMS麦克风晶片包括多个MEMS麦克风单元,每个MEMS麦克风单元包括形成有背孔的硅基底和支撑在所述硅基底上并与所述背孔对齐的声学传感部,以及其中,所述第一封装单元和/或所述MEMS麦克风单元包括ASIC;对所述MEMS麦克风晶片和所述第一封装晶片进行晶片到晶片键合,其中,所述MEMS麦克风晶片的背孔一侧远离所述第一封装晶片,使得所述第一封装单元和所述MEMS麦克风单元相应对齐,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风单元,在每个完全晶片级封装的MEMS麦克风单元中,所述声学传感部、所述ASIC以及形成在所述第一封装单元的外侧的可表面安装的焊盘之间的电学连接通过互连线或者导电焊盘或者硅通路或者其组合来实现;以及对所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元进行切割,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风。优选地,在每个所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元中,所述声学传感部和所述ASIC可以集成在所述MEMS麦克风单元上,以及所述可表面安装的焊盘可以形成在所述第一封装单元的外侧。进一步,所述第一封装单元可以包括凹槽。根据本专利技术又一方面,提供一种完全晶片级封装MEMS麦克风,其包括:MEMS麦克风单元,包括形成有背孔的硅基底和支撑在所述硅基底上并与所述背孔对齐的声学传感部;以及第一封装单元,其中,所述MEMS麦克风单元和/或所述第一封装单元包括ASIC,其中,本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种完全晶片级封装的MEMS麦克风的制造方法,包括:分别制造第一封装晶片、MEMS麦克风晶片以及第二封装晶片,其中,所述第一封装晶片包括多个第一封装单元,所述第二封装晶片包括多个第二封装单元,以及所述MEMS麦克风晶片包括多个MEMS麦克风单元,每个所述MEMS麦克风单元包括形成有背孔的硅基底和支撑在所述硅基底上并与所述背孔对齐的声学传感部,以及其中,所述第一封装单元和/或所述第二封装单元和/或所述MEMS麦克风单元包括ASIC,以及所述第一封装单元或所述第二封装单元还包括声孔,用于允许声学信号到达所述声学传感部;对所述MEMS麦克风晶片和所述第一封装晶片以及对所述第二封装晶片和所述MEMS麦克风晶片进行晶片到晶片键合,使得所述第一封装单元、所述MEMS麦克风单元以及所述第二封装单元都相应对齐,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风单元,在每个所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元中,所述声学传感部、所述ASIC以及形成在所述第一封装单元外侧和/或所述第二封装单元外侧的可表面安装的焊盘之间的电学连接通过互连线或者导电焊盘或者硅通路或者其组合来实现;对所述完全晶片级封装的MEMS麦克风单元进行切割,以形成多个完全晶片级封装的MEMS麦克风。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员:邹泉波王喆
申请(专利权)人:歌尔声学股份有限公司
类型:发明
国别省市:山东;37

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