用于制造薄过滤膜的方法以及包括过滤膜的声学换能器装置制造方法及图纸

本文提供了用于制造薄过滤膜的方法以及包括过滤膜的声学换能器装置。一种制造过滤模块的方法，其包括以下步骤：形成多层体，其包括半导体材料的并且具有小于10μm的厚度的过滤层、耦合到过滤层的第一侧的第一结构层、以及耦合到过滤层的与第一侧相对的第二侧的第二结构层；在第一结构层中形成凹部，该凹部在其整个厚度上延伸；去除过滤层的通过凹部暴露的选择性部分，以形成多个开口，这些开口在过滤层的整个厚度上延伸；以及完全去除第二结构层以流体地连接过滤层的第一侧和第二侧，从而形成设计用于限制污染颗粒通过的过滤膜。

A method for manufacturing thin filter membranes and an acoustic transducer device including the filter membranes

A method for manufacturing thin filter membranes and an acoustic transducer device including the filter membranes are provided. A method for manufacturing a filter module includes the following steps: forming a multilayer body comprising a filter layer of semiconductor material with a thickness less than 10 um, a first structural layer coupled to the first side of the filter layer, and a second structural layer coupled to the second side opposite the first side of the filter layer; and forming a concave in the first structural layer with the concave on its entire thickness. Extension; removal of selective portions of the filter layer exposed through concaves to form multiple openings extending over the entire thickness of the filter layer; and complete removal of the second structural layer to connect the first and second sides of the filter layer fluidly, thereby forming a filter membrane designed to restrict the passage of contaminated particles.

【技术实现步骤摘要】
用于制造薄过滤膜的方法以及包括过滤膜的声学换能器装置
本公开涉及用于制造过滤膜的方法、包括过滤膜的声学换能器装置、用于组装声学换能器装置的方法以及包括声学换能器装置的电子系统。
技术介绍
以已知的方式，MEMS(微电子机械系统)类型的声学换能器(特别是麦克风)包括被设计成将声压波转换为电量(例如，电容性变化)的敏感膜结构、以及被设计成执行所述电量的处理的适当操作(其中放大和滤波的操作)的读取电子设备，以便供给表示所接收的声压波的电输出信号(例如，电压)。在使用电容性感测原理的情况下，微电子机械敏感结构通常包括移动电极，其作为隔膜或膜而获得、面向固定电极被布置，以提供具有可变电容的感测电容器的板。移动电极通过其第一部分(通常是周边的)固定到结构层，然而移动电极的第二部分(通常是中央的)响应于由入射声压波施加的压力而自由移动或弯曲。移动电极和固定电极因此形成电容器，并且构成移动电极的膜的弯曲引起根据待检测的声学信号的电容的变化。图1中示出的是声学换能器装置19，以坐标x、y、z的三轴系统表示。声学换能器装置19包括第一管芯21，其集成MEMS结构1，特别是MEMS声学换能器(麦克风)，提供有可移动的并且是导电材料的膜2，其面向刚性板3(通过这里的这个术语指的是相对于膜2相对刚性的元件，膜2相反是柔性的)。刚性板3包括面向膜2的至少一个导电层，使得膜2和刚性板3形成电容器的面对的板。在使用中经受根据入射声压波的变形的膜2至少部分地悬浮在结构层5上方，并且直接面对通过蚀刻结构层5的后表面5b(后部5b与结构层5自身的前表面5a相对，被布置在膜2附近)而获得的腔6。。MEMS结构1与半导体材料的另一管芯22一起容纳在封装20的内部腔8中，管芯22集成了处理电路或ASIC(专用集成电路)22'。ASIC22'通过电导体25'电耦合到MEMS结构1，电导体25'连接第一管芯21和第二管芯22的各自的焊盘26'。第一管芯21和第二管芯22并行耦合到封装20的衬底23上。第一管芯21例如通过粘合剂层来在结构层5的后表面5b上耦合到衬底23；同样地，第二管芯22也在其后表面22b上耦合到衬底23。ASIC22'被设置在第二管芯22的前表面22a上，与后表面22b相对。在衬底23中设置适当的金属化层和过空(未详细示出)，以用于将电信号引向封装20的外部。通过引线键合技术获得的另外的电连接25”被设置在第二管芯22的焊盘26”和衬底23的各自的焊盘26”之间。进一步耦合到衬底23的是封装20的覆盖物27，其在其内部包围第一管芯21和第二管芯22。所述覆盖物27可以是金属或预模制塑料。电连接元件29例如以导电盘的形式设置在衬底23的下侧(向外暴露的侧)，以用于焊接和电连接到印刷电路板。衬底23还具有贯通开口或孔28，其将第一管芯21的腔6与封装20外部的环境流体连通地布置。贯通开口28(在下文中称为“声音端口”)使能来自封装20外部的空气流和声压波的进入，声压波通过撞击膜2而引起其偏转。以已知的方式，声学换能器的灵敏度取决于微电子机械结构1的膜2的机械特性，并且还取决于膜2和刚性板3的组装。此外，通过腔6创建的声学室的体积对声学性能具有直接影响，确定声学换能器的共振频率。因此，对MEMS声学换能器的组装施加了若干约束，这使得其设计特别成问题，特别是在需要极其紧凑的尺寸的情况下，例如在便携式应用的情况下。为了至少部分地保护腔6和膜2免受灰尘和/或水和/或其他碎屑可能渗透通过贯通开口28从而减小腔6的有用尺寸以及/或者形成漏电路径并且从而危害声学换能器的性能的影响，已知的是，在封装20的外部并且面向声音端口28(在与其相距一段距离处)提供过滤器(在图1中仅示意性地示出，并且由附图标记30表示)。例如，所述过滤器30耦合到容纳封装20的便携式装置(例如，手机)的保护壳。特别地，在便携式应用的情况下，封装20容纳在便携式设备自身的保护壳内，以这样的方式使得声音端口28转而经由过滤器30本身的插入来面向穿过便携式装置的保护壳而制成的相应的贯通开口或孔。目前使用的过滤器手动装配在便携式装置的保护壳上，因此相对于实际操作需要而呈现过大的尺寸，该实际操作需要仅保护腔6以及显然地保护膜2和刚性板3。此外，过滤器30防止污染颗粒通过穿过便携式装置的保护壳形成的孔来进入，但是没有解决源自来自不同来源(例如，由于保护壳的非完美密封封闭)的灰尘颗粒或其他碎屑的污染问题。同样已知，如文献EP3065416中所述，该文献也公开为美国专利No.9,769,554，使用了集成在微电子机械结构1中和孔28上方的硅过滤器，或者布置在腔6和孔28之间的过滤模块，例如包括形成网格的编织线，以限定沿x轴和/或y轴测量的最大尺寸的贯通开口，包括在5和40μm之间。后一种解决方案在中间制造和组装步骤期间或者在将封装装配在便携式装置中的步骤期间提供对污染物的保护。然而，在两种情况下并且通常对于已知类型的过滤器，过滤器的厚度影响声学换能器19的声学性能，从而影响信噪比(SNR)。因此，期望提供用于小厚度的声学换能器的过滤器，以便最小化对信噪比(SNR)的影响。
技术实现思路
一个或多个实施例针对一种用于制造过滤膜的方法、一种包括过滤膜的声学换能器装置、一种用于组装声学换能器装置的方法以及一种包括声学换能器装置的电子系统，其将能够克服现有技术的缺点。根据本专利技术，提供了一种用于制造过滤膜的方法、一种包括过滤膜的声学换能器装置、一种用于组装声学换能器装置的方法以及一种包括声学换能器装置的电子系统。特别地，过滤膜具有有限的厚度，从而对声学换能器装置的声学性能产生可忽略的影响。附图说明为了更好地理解本专利技术，现在仅通过非限制性示例参考附图来描述其优选实施例，附图中：图1是根据已知类型的实施例的包括具有对应封装的MEMS声学换能器的声学换能器装置的示意性剖视图；图2是根据本专利技术的一个实施例的包括具有对应封装的MEMS声学换能器和过滤模块的声学换能器装置的示意性剖视图；图3A和图3B是根据各自的实施例的图2的声学换能器装置的部分的俯视平面图；图4是根据本专利技术另一实施例的包括具有对应封装的MEMS声学换能器和过滤模块的声学换能器装置的示意性剖视图；图5是根据本专利技术又一实施例的包括具有对应封装的MEMS声学换能器和过滤模块的声学换能器装置的示意性剖视图；图6A至图6E示出了用于制造与图2、图4和图5的声学换能器装置的实施例共同的过滤模块的方法；图7A至图7G示出了用于制造与图2、图4和图5的声学换能器装置的实施例共同的过滤模块的并且是图6A至图6E的制造方法的替代的方法；图8A至图8F示出了用于制造与图2、图4和图5的声学换能器装置的实施例共同的过滤模块的并且是图6A至图6E的制造方法的替代的方法；以及图9示出了包括根据图2、图4和图5的任一实施例的声学换能器装置的电子系统。具体实施方式图2以剖视图示出了根据本专利技术的一个方面的声学换能器装置51。图2的声学换能器装置51和图1的声学换能器装置19共同的元件由相同的附图标记表示，并且不再进一步描述。更详细地，图2的声学换能器装置51包括封装50，其通过基础衬底23和覆盖元件27形成。后者具有基本上杯状的构造，并且被耦合到基础衬底23以形成封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造过滤模块的方法，所述方法包括：形成多层体，所述多层体包括：过滤层，所述过滤层为半导体材料并且具有小于10μm的厚度，第一结构层，在所述过滤层的第一侧处，以及第二结构层，在所述过滤层的第二侧处，所述第二侧与所述第一侧相对；在所述第一结构层中形成贯通开口；去除所述过滤层的选择性部分以形成多个贯通开口；以及去除所述第二结构层以流体地耦合所述过滤层的所述第一侧和所述第二侧，从而形成过滤膜，所述过滤膜配置为限制阈值尺寸以上的污染颗粒的通过。

【技术特征摘要】
2017.09.15 IT 1020170001034891.一种用于制造过滤模块的方法，所述方法包括：形成多层体，所述多层体包括：过滤层，所述过滤层为半导体材料并且具有小于10μm的厚度，第一结构层，在所述过滤层的第一侧处，以及第二结构层，在所述过滤层的第二侧处，所述第二侧与所述第一侧相对；在所述第一结构层中形成贯通开口；去除所述过滤层的选择性部分以形成多个贯通开口；以及去除所述第二结构层以流体地耦合所述过滤层的所述第一侧和所述第二侧，从而形成过滤膜，所述过滤膜配置为限制阈值尺寸以上的污染颗粒的通过。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值尺寸大于5μm。3.根据权利要求1所述的方法，其中去除选择性部分包括：以这样的方式形成所述多个贯通开口，使得所述贯通开口的体积之和与所述过滤膜的悬浮部分的体积之间的比率在0.3和0.7之间。4.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述过滤层包括：生长半导体层。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述过滤层的所述第一侧形成疏水层。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一结构层是硅衬底，其中所述过滤层包括：在所述第一结构层上生长多晶硅，并且其中形成所述多层体包括：将所述第二结构层耦合到所述过滤层。7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：减小所述第一结构层的厚度。8.根据权利要求6所述的方法，其中形成所述疏水层包括：在所述第一结构层上沉积疏水材料以及图形化所述疏水材料以限定用于去除所述过滤层的选择性部分的蚀刻掩模，并且其中去除所述选择性部分包括：去除所述过滤层的未被所述疏水材料覆盖的部分。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二结构层是硅衬底，其中形成所述过滤层包括：在所述第二结构层上生长多晶硅，并且其中形成所述多层体包括：通过在所述过滤层上生长多晶硅来形成所述第一结构层。10.根据权利要求9所述的方法，其中继续生长所述第一结构层直到达到所述第一结构层的厚度在30μm和60μm之间。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二结构层是提供有蚀刻停止区域的硅衬底，其中形成所述过滤层包括：在所述蚀刻停止区域上沉积多晶硅，并且其中形成所述多层体包括：通过在所述过滤层上生长多晶硅来形成所述第一结构层。12.根据权利要求11所述的方法，其中继续在所述过滤层上生长多晶硅直到达到30μm和60μm之间的厚度。13.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述疏水层包括：在所述过滤层上沉积疏水材料以及图形化所述疏水材料以限定用于去除所述过滤层的所述选择性部分的蚀刻掩模，并且其中去除所述选择性部分包括：去除所述过滤层的未被所述疏水层覆盖的部分，直到达到所述蚀刻停止区域。14.一种声学换能器装置，包括：封装，具有一起限定所述封装的内部空间的基础衬底和覆盖元件，所述基础衬底具有与所述封装外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·佩尔勒蒂，F·韦尔切西，S·阿多尔诺，G·阿勒加托，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT