集成麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)包括：圖案化為第一板的第一硅襯底；形成在第一硅襯底的一側(cè)面上的氧化硅層；第二硅襯底以及膜件，其中，第二硅襯底通過氧化硅層接合至第一襯底，從而使氧化硅層夾在第一和第二硅襯底之間，膜件固定在氧化硅層上且設(shè)置在第一和第二硅襯底之間，其中，第一板和膜件被配置為形成電容麥克風(fēng)。本發(fā)明還公開了集成麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)和方法。
【專利說明】集成麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)和方法
[0001]本專利要求于2013年3月14日提交的美國專利申請第61/784，880號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及集成麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)和方法。

【背景技術(shù)】
[0003]對于硅麥克風(fēng)而言，現(xiàn)有的制造方法通常包括復(fù)雜的工藝或具有特定尺寸限制的特殊材料。因此，需要一種用于硅麥克風(fēng)的改進(jìn)的結(jié)構(gòu)和方法，以解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括:
[0005]第一娃襯底，被圖案化為第一板；
[0006]氧化硅層，形成在所述第一硅襯底的第一側(cè)面上；
[0007]第二硅襯底，通過所述氧化硅層接合至所述第一硅襯底，從而使所述氧化硅層夾在所述第一硅襯底和所述第二硅襯底之間；以及
[0008]膜件，固定在所述氧化硅層上并且被配置在所述第一硅襯底和所述第二硅襯底之間，其中，所述第一板和所述膜件被配置為形成電容麥克風(fēng)。
[0009]在可選實(shí)施例中，所述第一娃襯底被重?fù)诫s為具有介于約0.0070hm*cm和約
0.0250hm*cm之間的電阻率。
[0010]在可選實(shí)施例中，所述膜件包括導(dǎo)電材料。
[0011 ] 在可選實(shí)施例中，所述膜件包括摻雜多晶硅材料層。
[0012]在可選實(shí)施例中，所述膜件還包括與所述第一硅襯底的第一側(cè)面相對的凸塊部件。
[0013]在可選實(shí)施例中，所述第一硅襯底具有多個(gè)通孔。
[0014]在可選實(shí)施例中，所述第一硅襯底還包括用于將所述電容麥克風(fēng)與鄰近的電路部件隔離開的隔離通孔；以及，所述氧化硅層包括與所述隔離通孔對準(zhǔn)的覆蓋部件。
[0015]在可選實(shí)施例中，所述集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)還包括第二板，被所述氧化硅層固定且配置在所述膜件和所述第二硅襯底之間，其中，所述第一板、所述膜件和所述第二板被配置為麥克風(fēng)。
[0016]在可選實(shí)施例中，所述膜件包括形成在第一側(cè)面上的多個(gè)第一凸塊部件和形成在第二側(cè)面上的多個(gè)第二凸塊部件。
[0017]在可選實(shí)施例中，所述集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)還包括:嵌入在所述氧化硅層中并且被配置為將所述第二板連接至所述第一硅襯底的導(dǎo)電部件。
[0018]在可選實(shí)施例中，所述第二板包括摻雜多晶硅。
[0019]在可選實(shí)施例中，所述第二板包括被配置為與所述第一板的多個(gè)通孔對準(zhǔn)的多個(gè)通孔。
[0020]在可選實(shí)施例中，所述第二硅襯底包括與所述膜件對準(zhǔn)的腔體。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括:
[0022]第一硅襯底，被圖案化為第一板；
[0023]氧化硅層，形成在所述第一硅襯底的第一側(cè)面上；
[0024]第二硅襯底，通過所述氧化硅層接合至所述第一硅襯底，從而使所述氧化硅層夾在所述第一娃襯底和所述第二娃襯底之間；
[0025]第二板，被所述氧化硅層固定且被配置在所述第一硅襯底和所述第二硅襯底之間；以及
[0026]膜件，固定在所述氧化硅層上且被配置在所述第一板和所述第二板之間，其中，所述第一板、所述膜件和所述第二板被配置為形成電容麥克風(fēng)。
[0027]在可選實(shí)施例中，所述膜件和所述第二板均包括摻雜多晶硅。
[0028]在可選實(shí)施例中，所述膜件包括形成在第一側(cè)面上的多個(gè)第一凸塊部件和形成在第二側(cè)面上的多個(gè)第二凸塊部件；以及
[0029]所述氧化硅層包括:嵌入在所述氧化硅層中且被配置為提供從所述第二板到形成在所述第一板上的金屬焊盤的電氣布線的導(dǎo)電部件。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種制造麥克風(fēng)的方法，包括:
[0031]在第一娃襯底上形成第一氧化娃層；
[0032]在所述第一氧化硅層上形成膜件；
[0033]在所述膜件和所述第一氧化硅層上形成第二氧化硅層；
[0034]通過熔融接合將第二硅襯底附接至所述第一硅襯底；
[0035]圖案化所述第一硅襯底，以形成具有多個(gè)第一通孔的第一板；
[0036]圖案化所述第二硅襯底，以在所述第二硅襯底中形成腔體；以及
[0037]穿過所述第一硅襯底中的所述多個(gè)第一通孔和所述第二硅襯底的所述腔體蝕刻所述第一氧化硅層和所述第二氧化硅層。
[0038]在可選實(shí)施例中，所述方法還包括:在所述第二氧化硅層上形成第二板；以及，在所述第二板和所述第二氧化硅層上形成第三氧化硅層，其中，附接所述第二硅襯底包括通過熔融接合將所述第二硅襯底附接至所述第三氧化硅層。
[0039]在可選實(shí)施例中，形成所述第二板包括:在所述第二氧化硅層上沉積多晶硅層；以及，圖案化所述多晶硅層以形成多個(gè)第二通孔，其中，蝕刻所述第一氧化硅層和第二氧化硅層包括:穿過所述多個(gè)第一通孔、所述多個(gè)第二通孔和所述腔體蝕刻所述第一氧化硅層、所述第二氧化硅層和所述第三氧化硅層，使得從兩面暴露所述膜件。
[0040]在可選實(shí)施例中，所述方法還包括:在圖案化所述第一硅襯底以形成所述第一板之前，拋光所述第一娃襯底。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，沒有按比例繪制各種部件。實(shí)際上，為了清楚論述起見，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0042]圖1至圖13示出了在一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面構(gòu)造的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)在不同制造階段的截面圖。
[0043]圖14至圖31示出了在另一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面構(gòu)造的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)在不同制造階段的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044]以下公開提供了多種不同實(shí)施例或?qū)嵗糜趯?shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。以下將描述部件和布置的特定實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不旨在限制本發(fā)明。另外，本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。這種重復(fù)用于簡化和清楚，并且其本身不表示所述的多個(gè)實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)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觸的方式形成的實(shí)施例，也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成其他部件，從而使第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。
[0045]圖1至圖13示出了在一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面構(gòu)造的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)10在不同制造階段的截面圖。共同參考圖1至圖13，來描述集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)10及其制造方法。
[0046]參考圖1，集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)10包括半導(dǎo)體襯底12。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底12是硅襯底，諸如硅晶圓。由于硅襯底12在后續(xù)階段被圖案化成導(dǎo)電板，因此對硅襯底12進(jìn)行重?fù)诫s。在一個(gè)實(shí)例中，娃襯底12為η型摻雜,諸如磷摻雜。在一個(gè)實(shí)施例中,娃襯底12被摻雜為具有介于約0.0OlOhm.cm( Ω *cm)至約0.002 Ω.cm范圍內(nèi)的電阻率。在一個(gè)實(shí)施例中，硅襯底12被摻雜為具有介于約0.007 Ω ^cm至約0.025 Ω.cm范圍內(nèi)的電阻率。在另一個(gè)實(shí)施例中，硅襯底12的兩側(cè)面被拋光為具有合適的厚度和平坦度。在本實(shí)例中，在光刻工藝過程中，為了對準(zhǔn)的目的，在娃襯底12的第一側(cè)面上形成對準(zhǔn)掩模16。在進(jìn)一步的實(shí)例中，在硅襯底12的背面上形成對準(zhǔn)掩模16。
[0047]介電材料層18形成在硅襯底12的第二側(cè)面上并且被進(jìn)一步圖案化以形成溝槽阻擋層(也被稱為18)。溝槽阻擋層18的作用包括用作隔離溝槽的阻擋層且在之后的制造階段將會(huì)進(jìn)一步地解釋。在一個(gè)實(shí)施例中，介電材料層18是氮化硅層且通過諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)的合適的技術(shù)來沉積。在進(jìn)一步的實(shí)例中，介電材料層18是低應(yīng)力氮化硅(LSN)層。
[0048]在硅襯底12的第二側(cè)面上進(jìn)一步形成第一氧化硅層20。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化硅層20的厚度介于約2微米至約4微米的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過CVD或其他合適的技術(shù)沉積氧化硅層20。
[0049]參考圖2，對氧化硅層20進(jìn)行圖案化工藝，來形成多個(gè)溝槽22以用于膜件凸塊(diaphragm bump)。在一個(gè)實(shí)施例中，圖案化工藝包括光刻工藝以形成具有限定溝槽區(qū)的開口的圖案化的光刻膠層，以及蝕刻工藝以將圖案化的光刻膠層用作蝕刻掩模來蝕刻氧化硅層20。蝕刻工藝包括干蝕刻或濕蝕刻(諸如，氫氟酸或HF溶液)。
[0050]參考圖3，對氧化硅層20進(jìn)行另一個(gè)圖案化工藝，以形成用于膜件電氣布線的膜件孔24。膜件孔24為通孔，從而使得硅襯底12暴露在膜件孔24內(nèi)。
[0051]參考圖4，在氧化硅層20上形成膜件26。特別地，膜件26也填充在溝槽22中以形成膜件凸塊22A以及填充在膜件孔24中以形成膜件插塞24A。在本實(shí)施例中，膜件26包括被摻雜為具有導(dǎo)電性的多晶硅(多晶硅)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過沉積和圖案化形成膜件26。在一個(gè)實(shí)例中，沉積工藝包括CVD或其他合適的技術(shù)。圖案化工藝包括光刻工藝和蝕亥IJ?？蛇x地，膜件26可使用其他導(dǎo)電材料，諸如，選擇或沉積的具有低應(yīng)力的金屬或金屬合金。膜件26也可形成為具有特殊結(jié)構(gòu)(諸如波紋膜件或穿孔膜件)以釋放膜應(yīng)力。
[0052]參考圖5，在膜件26和氧化硅層20上形成第二氧化硅層。第二氧化硅層和第一氧化硅層20共同被稱為氧化硅層28。在一個(gè)實(shí)施例中，通過CVD或其他合適的技術(shù)沉積第二氧化硅層。在本實(shí)施例中，將諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的拋光工藝進(jìn)一步地應(yīng)用于第二氧化硅層以實(shí)現(xiàn)平坦化。
[0053]參考圖6，作為載體襯底的第二襯底30通過氧化硅層28接合至第一襯底12。在本實(shí)施例中，第二襯底30是硅襯底(諸如，硅晶圓)，且通過熔融接合而接合至氧化硅層28。在本實(shí)例中，在硅和氧化硅之間進(jìn)行熔融接合。在先前步驟的CMP工藝提供了光滑且平坦的表面，從而增強(qiáng)了接合效果。
[0054]參考圖7,從第一娃襯底12的第一面(背面)對第一娃襯底12應(yīng)用拋光工藝，以減小其厚度。在本實(shí)施例中，拋光之后，第一硅襯底12的厚度減小到約10微米以下。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光工藝包括CMP。在另一個(gè)實(shí)施例中，拋光工藝可包括研磨和之后的CMP。
[0055]參考圖8，在第一硅襯底12的背面上形成金屬焊盤32 (諸如，用于膜件和板的接觸焊盤)以用于電氣布線。特別地，在拋光的表面上形成金屬焊盤32。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬焊盤32包括合適的金屬或金屬合金，諸如銅、鋁、金、銀、或它們的組合。金屬焊盤32的形成包括沉積和圖案化工藝。沉積工藝包括物理汽相沉積(PVD)或其他合適的技術(shù)。
[0056]參考圖9，將圖案化工藝應(yīng)用于第一硅襯底12，以形成集成麥克風(fēng)的板。在以下描述中，該板也表示為12。圖案化工藝在第一硅襯底12中形成各種溝槽，包括溝槽36和隔離溝槽38。溝槽36為穿透型溝槽，使得二氧化硅層28暴露在溝槽36內(nèi)。在場應(yīng)用期間，溝槽36向聲波提供到達(dá)膜件26的路徑。在不同的實(shí)施例中，聲波利用合適的封裝結(jié)構(gòu)，可從頂面或底面接近膜件。
[0057]溝槽36也提供用于氧化硅蝕刻的路徑以在后續(xù)制造階段釋放膜件。隔離溝槽38被配置在麥克風(fēng)單元(麥克風(fēng)單元)34的邊緣上以用于隔離目的，諸如將麥克風(fēng)單元34與其他電路部件隔離開。隔離溝槽38與溝槽阻擋層18對準(zhǔn)，使得第一硅襯底12在隔離溝槽38內(nèi)未暴露。溝槽阻擋層防止位于隔離溝槽下方的二氧化硅層在后續(xù)的釋放-蝕刻工藝期間被蝕刻。在一個(gè)實(shí)例中，金屬焊盤32被配置在第一硅襯底12上，從而使隔離溝槽38通過金屬焊盤32與多個(gè)溝槽36分離開。圖案化工藝包括光刻工藝和蝕刻。
[0058]參考圖10，在第一硅襯底12上涂布保護(hù)層40，從而使板免受磨損和潛在損壞(特別是后續(xù)腔蝕刻工藝中的潛在損害，其中，將晶圓翻轉(zhuǎn)以用于腔體蝕刻，且晶圓的正面與蝕刻工具的晶圓臺(tái)/平臺(tái)接觸)。在本實(shí)施例中，保護(hù)層40是通過旋涂工藝涂布的光刻膠層。通過包括旋涂膜轉(zhuǎn)移和熱壓(或STP工藝)的步驟也可形成保護(hù)層。
[0059]參考圖11，將圖案化工藝應(yīng)用于第二硅襯底30，以在其中形成腔體(背面腔體或BCAV)44。氧化硅層28暴露在腔體44中。圖案化工藝包括光刻工藝和蝕刻工藝。特別地，通過光刻工藝，在第二襯底30上形成圖案化的光刻膠層42。通過將圖案化的光刻膠層42用作蝕刻掩模，蝕刻工藝選擇性地蝕刻第二襯底30，以形成腔體44。在蝕刻工藝期間，通過保護(hù)層40，使第一硅襯底12免受蝕刻。
[0060]參考圖12，通過合適的技術(shù)(諸如灰化或濕法剝離)去除保護(hù)層40 (如果使用STP工藝而不是傳統(tǒng)的光刻膠涂布工藝，即為本實(shí)施例中的光刻膠層或任何合適的保護(hù)層)和圖案化的光刻膠層42。在一個(gè)實(shí)例中，通過諸如從兩面灰化(雙面灰化)的工藝可同時(shí)去除光刻膠層40和42。
[0061]參考圖13，應(yīng)用蝕刻工藝以從第一面穿過溝槽36和從第二面穿過腔體44選擇性地蝕刻氧化硅層28。隔離溝槽38被溝槽阻擋層18阻擋，以使除去穿過隔離溝槽38對氧化硅層28的蝕刻。在本實(shí)施例中，將蒸汽氫氟酸(蒸汽HF)用作蝕刻劑來蝕刻氧化硅層28。從而，釋放膜件26。特別地，膜件26通過氧化硅層28固定而且它的中心部分響應(yīng)于聲波而移動(dòng)。
[0062]凸塊22A被設(shè)計(jì)為防止膜件26粘于板12 (第一娃襯底)。膜件插塞24A被配置成為膜件26提供電氣布線。在一個(gè)實(shí)施例中，膜件26通過膜件插塞24A連接至金屬焊盤32中的一個(gè)，并且板12連接至金屬焊盤32中的另一個(gè)。
[0063]因此，形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)10包括被配置為形成電容麥克風(fēng)的膜件26和板12。集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)10及其形成方法在不同的實(shí)施例中具有不同的優(yōu)勢。在一個(gè)實(shí)施例中，通過熔融接合將氧化硅接合至硅襯底，這種工藝簡單且成本效益高。在另一個(gè)實(shí)施例中，方法的工藝流程與其他集成電路部件相容且易于與所述的其他集成電路部件集成在一起，其他集成電路部件為諸如其他微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)部件或晶體管。
[0064]圖14至圖31示出了在另一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面構(gòu)建的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)60在不同制造階段的截面圖。參考圖14至圖31來共同地描述集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)60及其制造方法。特別地，集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)60包括兩個(gè)板。
[0065]參考圖14，集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)10包括半導(dǎo)體襯底12。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底12是硅襯底，諸如硅晶圓。由于硅襯底12在后續(xù)階段中被圖案化成導(dǎo)電板，因此對硅襯底12進(jìn)行重?fù)诫s。在一個(gè)實(shí)例中，硅襯底12為η型摻雜，諸如磷摻雜。在一個(gè)實(shí)施例中，硅襯底12被摻雜為具有介于約0.001 Ω.cm和約0.002 Ω.cm的范圍內(nèi)的電阻率。在另一個(gè)實(shí)施例中，硅襯底12被摻雜為具有介于約0.007 Ω._和約0.025 Ω.cm的范圍內(nèi)的電阻率。在另一個(gè)實(shí)施例中，硅襯底12的兩個(gè)側(cè)面被拋光為具有合適的厚度和平坦度。在本實(shí)例中，在光刻工藝過程中，為了對準(zhǔn)的目的，在娃襯底12的第一側(cè)面上形成對準(zhǔn)掩模16。在進(jìn)一步的實(shí)例中，在硅襯底12的背面上形成對準(zhǔn)掩模16。
[0066]介電材料層18形成在硅襯底12的第二側(cè)面上且被進(jìn)一步圖案化以形成溝槽阻擋層(也表示為18)。溝槽阻擋層18的作用包括用作隔離溝槽的阻擋層且在之后的制造階段將會(huì)進(jìn)一步解釋。在一個(gè)實(shí)施例中，介電材料層18是氮化硅層且通過諸如CVD的合適的技術(shù)進(jìn)行沉積。在進(jìn)一步的實(shí)例中，介電材料層18是低應(yīng)力氮化硅(LSN)層。
[0067]在硅襯底12的第二側(cè)面上進(jìn)一步形成第一氧化硅層20。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化硅層20的厚度介于約2微米至約4微米的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過CVD或其他合適的技術(shù)沉積氧化硅層20。
[0068]參考圖15，將圖案化工藝應(yīng)用于氧化硅層20以形成用于后續(xù)制造階段將要形成的底部膜件凸塊的介電部件62。在一個(gè)實(shí)施例中，圖案化工藝包括形成圖案化的光刻膠層的光刻工藝以及將圖案化的光刻膠層用作蝕刻掩模來蝕刻氧化硅層20的蝕刻工藝。蝕刻工藝包括干蝕刻或濕蝕刻(諸如，氫氟酸或HF溶液)。
[0069]參考圖16，將第二圖案化工藝應(yīng)用于氧化硅層20，以形成用于頂部膜件凸塊的多個(gè)溝槽22。
[0070]參考圖17，將第三圖案化工藝應(yīng)用于氧化硅層20以形成用于電氣布線的孔24?？?4為通孔，使得硅襯底12在孔24內(nèi)暴露。
[0071]參考圖18，在氧化硅層20上形成膜件26。特別地，膜件26也填充溝槽22以形成膜件凸塊22A以及填充孔24以形成插塞24A。此外，膜件26還包括由于介電凸塊62的存在而形成的底部膜件凸塊62A。
[0072]在本實(shí)施例中，膜件26包括摻雜為具有導(dǎo)電性的多晶硅。在一個(gè)實(shí)施例中，通過沉積和圖案化形成膜件26。在一個(gè)實(shí)例中，沉積包括CVD或其他合適的技術(shù)。特別地，圖案化多晶硅層形成膜件26，以及與膜件26分離的導(dǎo)電部件64。導(dǎo)電部件64與一個(gè)孔24對準(zhǔn)且包括相應(yīng)的插塞24A。導(dǎo)電部件64提供至底板的電氣布線的路徑，同時(shí)，與膜件26連接的插塞24A為膜件26提供電氣布線。
[0073]可選地，膜件26可使用其他導(dǎo)電材料，諸如選擇和沉積的具有低應(yīng)力的金屬或金屬合金。在不同實(shí)施例中，膜件26也可形成為具有特殊結(jié)構(gòu)，諸如波紋膜件或穿孔膜件，以釋放膜應(yīng)力。
[0074]參考圖19，在膜件26和氧化硅層20上形成第二氧化硅層。第二氧化硅層和第一氧化硅層20共同被稱為氧化硅層28。在一個(gè)實(shí)施例中，通過CVD或其他技術(shù)沉積第二氧化硅層。在本實(shí)施例中，將諸如CMP的拋光工藝進(jìn)一步應(yīng)用于第二氧化硅層以實(shí)現(xiàn)平坦化。
[0075]參考圖20，將圖案化工藝應(yīng)用于氧化硅層28，以在第二氧化硅層28中形成背板孔66。特別地，背板孔66與導(dǎo)電部件64對準(zhǔn)，從而使導(dǎo)電部件64在背板孔66內(nèi)暴露。背板通孔66也用于電氣布線。
[0076]參考圖21，在氧化硅層28上形成背板(底板或板)68。背板68包括被圖案化為具有多個(gè)孔(穿通型開口)70以及用于隔離目的的隔離孔71的導(dǎo)電材料層，從而使得麥克風(fēng)單元與諸如其他麥克風(fēng)單元或驅(qū)動(dòng)電路的鄰近的電路部件隔離開。在本實(shí)施例中，背板68包括摻雜為具有導(dǎo)電性的多晶硅。形成背板68包括沉積和圖案化。沉積包括CBD或其他合適的工藝。圖案化包括光刻工藝和蝕刻，以形成不同的孔(70和71)。
[0077]參考圖22，在氧化硅層28和背板68上進(jìn)一步形成厚氧化硅層。厚氧化硅層足夠厚足以填充孔70和71。厚氧化硅層和氧化硅層28共同被稱為氧化硅層72。將CMP工藝進(jìn)一步應(yīng)用于氧化硅層72以實(shí)現(xiàn)平坦化。在一個(gè)實(shí)施例中，通過CVD或其他合適的技術(shù)(諸如熱氧化、或它們的組合)沉積厚氧化硅層。
[0078]參考圖23，作為載體襯底的第二襯底30通過氧化硅層72接合到第一襯底12。在本實(shí)施例中，第二襯底30是硅襯底(諸如，硅晶圓)且通過熔融接合而接合到氧化硅層72。在這一實(shí)例中，在硅和氧化硅之間進(jìn)行熔融接合。先前步驟中的CMP工藝提供了光滑且平坦的表面，以增強(qiáng)接合效果。
[0079]參考圖24,從第一娃襯底12的第一面(背面)對第一娃襯底12應(yīng)用拋光工藝，以減小其厚度。在本實(shí)施例中，拋光之后，第一硅襯底12的厚度減小到約10微米以下。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光工藝包括CMP。在另一個(gè)實(shí)施例中，拋光工藝可包括研磨和之后的CMP。
[0080]參考圖25，在第一硅襯底12的背面上形成金屬焊盤32 (諸如，用于膜件和板的接觸焊盤)以用于電氣布線。特別地，在拋光的表面上形成金屬焊盤32。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬焊盤32包括合適的金屬或金屬合金，諸如銅、鋁、金、銀、或它們的組合。金屬焊盤32的形成包括沉積和圖案化。沉積包括PVD或其他合適的技術(shù)。
[0081]參考圖26,將圖案化工藝應(yīng)用于第一娃襯底12,以形成集成麥克風(fēng)單兀的頂板。在以下描述中，頂板也被表示為12。通過圖案化工藝，在第一硅襯底12中形成不同的溝槽，包括溝槽36和隔離溝槽38。溝槽36是穿通型溝槽，從而使氧化硅層72在溝槽36內(nèi)暴露。在場應(yīng)用期間，溝槽36向聲波提供到達(dá)膜件26的路徑。根據(jù)封裝類型，聲波可從頂面或底面接近膜件。溝槽36也提供用于氧化硅蝕刻的路徑以在后續(xù)制造階段釋放膜件。隔離溝槽38被配置在麥克風(fēng)單元的邊緣上以用于隔離目的，諸如將麥克風(fēng)單元34與其他電路部件隔離開。隔離溝槽38與溝槽阻擋層18對準(zhǔn)，從而使第一硅襯底12未在隔離溝槽38內(nèi)暴露。
[0082]在一個(gè)實(shí)施例中，頂板中的溝槽36與背板中的孔70對準(zhǔn)，以在兩個(gè)板中形成圖案。在另一個(gè)實(shí)施例中，頂板中的溝槽38與背板中的孔71對準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)例中，金屬焊盤32被配置在第一硅襯底12上，從而使隔離溝槽38通過金屬焊盤32與多個(gè)溝槽36分離開。圖案化工藝包括光刻工藝和蝕刻。
[0083]參考圖27，在第一硅襯底12上涂布保護(hù)層40，從而使頂板免受后續(xù)的蝕刻。在本實(shí)施例中，保護(hù)層40是通過旋涂形成的光刻膠層。
[0084]參考圖28，將圖案化工藝應(yīng)用于第二硅襯底30，以在其中形成腔體44。氧化硅層72在腔體44內(nèi)暴露。圖案化工藝包括光刻工藝和蝕刻工藝。特別地，通過光刻工藝，在第二襯底30上形成圖案化的光刻膠層42。蝕刻工藝將圖案化的光刻膠層42用作蝕刻掩模，選擇性地蝕刻第二襯底30，以形成腔體44。在蝕刻工藝期間，通過保護(hù)層40，使第一硅襯底12免受蝕刻。
[0085]參考圖29，可應(yīng)用蝕刻工藝以從第二側(cè)面穿過腔體44選擇性地蝕刻氧化硅層72，從而釋放背板。在這一蝕刻工藝中，僅去除氧化硅層72的一部分，其被設(shè)計(jì)為從第二面去除氧化硅層72的一部分，從而使得在膜件26的兩側(cè)中的氧化硅層72大致相等。在本實(shí)施例中，蝕刻工藝是將HF溶液用作蝕刻劑的濕蝕刻。
[0086]參考圖30，通過合適的技術(shù)(諸如灰化或濕法剝離)去除保護(hù)層40 (S卩，本實(shí)施例中的光刻膠層)和圖案化的光刻膠層42。在一個(gè)實(shí)例中，通過一種諸如從兩面灰化(雙面灰化)的工藝，同時(shí)去除光刻膠層40和42。
[0087]參考圖31，應(yīng)用蝕刻工藝從第一面穿過溝槽36和從第二面穿過腔體44選擇性蝕刻氧化硅層72。隔離溝槽38被溝槽阻擋層18阻擋，從而消除穿過隔離溝槽38對氧化硅層72的蝕刻。在本實(shí)施例中，將蒸汽HF用作蝕刻劑，以蝕刻氧化硅層72。從而，釋放膜件26。特別地，氧化硅層28通過膜件26固定，但是它的中心部分響應(yīng)于聲波而移動(dòng)。
[0088]頂部凸塊22A被設(shè)計(jì)為防止膜件26粘結(jié)于頂板12 (第一硅襯底12)。底部凸塊62A被設(shè)計(jì)為防止膜件26粘結(jié)于背板68。膜件插塞24A被配置成提供至膜件26的電氣布線。導(dǎo)電部件64被配置為提供通過孔66至背板的電氣布線。
[0089]形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)60包括被配置為形成電容麥克風(fēng)的頂板12、膜件26和背板68。在一個(gè)實(shí)施例中，頂板12中的孔和背板68中的孔被設(shè)計(jì)成具有相互對準(zhǔn)的相同的通孔圖案，從而麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)60是對稱的。
[0090]因此，形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)60及其形成方法在不同的實(shí)施例中具有不同的優(yōu)勢。在一個(gè)實(shí)施例中，通過熔融接合將氧化硅接合至硅襯底，該工藝簡單且成本效益高。在另一個(gè)實(shí)施例中，利用對稱信號的雙板的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)對聲波信號更敏感。在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法的工藝流程與其他集成電路部件相容且易于與所述其他集成電路部件集成在一起，所述集成電路部件為諸如MEMS模塊或驅(qū)動(dòng)電路。
[0091]根據(jù)不同的實(shí)施例，描述麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其制造方法。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可使用其他替代例。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過諸如金屬或金屬合金的其他導(dǎo)電材料形成背板68。在另一個(gè)實(shí)施例中，溝槽阻擋層18可包括對氧化硅具有蝕刻選擇性的其他介電材料。
[0092]因此，本發(fā)明提供了集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)包括被圖案化為第一板的第一娃襯底；形成在第一娃襯底的第一側(cè)面上的氧化娃層；第二娃襯底以及膜件，其中，第二硅襯底通過氧化硅層接合至第一襯底，從而使氧化硅層夾在第一和第二硅襯底之間，膜件固定在氧化娃層上且被配置在第一和第二娃襯底之間，并且第一板和膜件被配置為形成電容麥克風(fēng)。
[0093]在集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例中，對第一硅襯底進(jìn)行重?fù)诫s以具有介于約0.0070hm*cm和約0.0250hm*cm范圍內(nèi)的電阻率。
[0094]在另一個(gè)實(shí)施例中，膜件包括導(dǎo)電材料。在又一個(gè)實(shí)施例中，膜件包括摻雜的多晶硅材料層。在又一個(gè)實(shí)施例中，膜件還包括與第一硅襯底的第一側(cè)面相對的凸塊部件。
[0095]在一個(gè)實(shí)施例中，第一硅襯底具有多個(gè)通孔。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一硅襯底還包括隔離通孔，用以將電容麥克風(fēng)與鄰近的電路部件隔離開；并且氧化硅層包括與隔離通孔對準(zhǔn)的覆蓋部件。
[0096]在又一個(gè)實(shí)施例中，集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)還包括:被氧化硅層固定且配置在膜件和第二娃襯底之間的第二板，其中，第一板、膜件和第二板被配置成麥克風(fēng)。
[0097]在又一個(gè)實(shí)施例中，膜件包括:形成在第一側(cè)面上的多個(gè)第一凸塊部件和形成在第二側(cè)面上的多個(gè)第二凸塊部件。在又一個(gè)實(shí)施例中，集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)還包括嵌入在氧化硅層中并且被配置為將第二板連接至第一硅襯底的導(dǎo)電部件。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二板包括摻雜的多晶硅。
[0098]在又一個(gè)實(shí)施例，第二板包括多個(gè)通孔，其被配置為與第一板的多個(gè)通孔對準(zhǔn)。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二硅襯底包括與膜件對準(zhǔn)的腔體。
[0099]本發(fā)明還提供了集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例。集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)包括:圖案化為第一板的第一娃襯底；形成在第一娃襯底的第一側(cè)面上的氧化娃層；第二娃襯底；第二板以及膜件，其中，第二硅襯底通過氧化硅層接合至第一襯底上，從而使氧化硅層夾在第一和第二娃襯底之間,第二板被氧化娃層固定且配置在第一和第二娃襯底之間，并且第一板、膜件和第二板被配置為形成電容麥克風(fēng)。
[0100]在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)膜件和第二板均包括摻雜的多晶硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，膜件包括形成在第一側(cè)面上的多個(gè)第一凸塊部件，以及形成在第二側(cè)面上的多個(gè)第二凸塊部件；氧化硅層包括嵌入在其中并且被配置為提供從第二板到形成在第一板上的金屬焊盤的電氣布線的導(dǎo)電部件。
[0101]本發(fā)明提供了制造麥克風(fēng)的方法的一個(gè)實(shí)施例。該方法包括:在第一娃襯底上形成第一氧化娃層；在第一氧化娃層上形成膜件；在膜件和第一氧化娃層上形成第二氧化娃層；通過熔融接合將第二硅襯底附接至第一硅襯底；圖案化第一硅襯底以形成具有多個(gè)第一通孔的第一板；圖案化第二硅襯底以在第二硅襯底中形成腔體；以及穿過第一硅襯底的多個(gè)第一通孔和第二硅襯底的腔體蝕刻第一和第二氧化硅層。
[0102]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:在第二氧化硅層上形成第二板；以及在第二板和第二氧化硅層上形成第三氧化硅層，其中，附接第二硅襯底包括通過熔融接合將第二硅襯底附接至第三氧化硅層。
[0103]在另一實(shí)施例中，形成第二板包括:在第二氧化硅層上沉積多晶硅層；以及圖案化多晶硅層以形成多個(gè)第二通孔。蝕刻第一和第二氧化硅層包括穿過多個(gè)第一通孔、多個(gè)第二通孔和腔體蝕刻第一、第二和第三氧化硅層，從而可從兩面露出膜件。
[0104]在又一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在圖案化第一硅襯底之前線拋光第一硅襯底，以形成第一板。
[0105]本發(fā)明提供了制造麥克風(fēng)的方法的另一個(gè)實(shí)施例。該方法包括:在第一娃襯底上形成第一氧化硅層；在第一氧化硅層上形成溝槽；在第一氧化硅層中形成通孔；在第一氧化層上以及在溝槽和通孔中沉積多晶硅層；在多晶硅層上形成第二氧化硅層；通過熔融接合將第二硅襯底附接至第二氧化硅層；拋光第一硅襯底；圖案化第一硅襯底以形成具有多個(gè)通孔的第一板；在第二硅襯底中形成腔體；且穿過第一硅襯底的通孔和第二硅襯底的腔體蝕刻氧化硅層的一部分。
[0106]以上概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解以下的具體描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改其他用于達(dá)到與本發(fā)明所介紹的實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明作出多種變化、替換以及改變。
【權(quán)利要求】
1.一種集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括: 第一娃襯底,被圖案化為第一板； 氧化硅層，形成在所述第一硅襯底的第一側(cè)面上； 第二硅襯底，通過所述氧化硅層接合至所述第一硅襯底，從而使所述氧化硅層夾在所述第一硅襯底和所述第二硅襯底之間；以及 膜件，固定在所述氧化硅層上并且被配置在所述第一硅襯底和所述第二硅襯底之間，其中，所述第一板和所述膜件被配置為形成電容麥克風(fēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，其中，所述第一娃襯底被重?fù)诫s為具有介于約0.0070hm*cm和約0.0250hm*cm之間的電阻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，其中，所述膜件包括導(dǎo)電材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，其中，所述膜件包括摻雜多晶硅材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，其中，所述膜件還包括與所述第一硅襯底的第一側(cè)面相對的凸塊部件。
6.一種集成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括: 第一娃襯底,被圖案化為第一板； 氧化硅層，形成在所述第一硅襯底的第一側(cè)面上； 第二硅襯底，通過所述氧化硅層接合至所述第一硅襯底，從而使所述氧化硅層夾在所述第一娃襯底和所述第二娃襯底之間； 第二板，被所述氧化硅層固定且被配置在所述第一硅襯底和所述第二硅襯底之間；以及 膜件，固定在所述氧化硅層上且被配置在所述第一板和所述第二板之間，其中，所述第一板、所述膜件和所述第二板被配置為形成電容麥克風(fēng)。
7.一種制造麥克風(fēng)的方法，包括: 在第一娃襯底上形成第一氧化娃層； 在所述第一氧化硅層上形成膜件； 在所述膜件和所述第一氧化硅層上形成第二氧化硅層； 通過熔融接合將第二硅襯底附接至所述第一硅襯底； 圖案化所述第一硅襯底，以形成具有多個(gè)第一通孔的第一板； 圖案化所述第二硅襯底，以在所述第二硅襯底中形成腔體；以及穿過所述第一硅襯底中的所述多個(gè)第一通孔和所述第二硅襯底的所述腔體蝕刻所述第一氧化娃層和所述第二氧化娃層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 在所述第二氧化硅層上形成第二板；以及 在所述第二板和所述第二氧化硅層上形成第三氧化硅層，其中，附接所述第二硅襯底包括通過熔融接合將所述第二硅襯底附接至所述第三氧化硅層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成所述第二板包括: 在所述第二氧化硅層上沉積多晶硅層；以及 圖案化所述多晶硅層以形成多個(gè)第二通孔， 其中，蝕刻所述第一氧化硅層和第二氧化硅層包括:穿過所述多個(gè)第一通孔、所述多個(gè)第二通孔和所述腔體蝕刻所述第一氧化硅層、所述第二氧化硅層和所述第三氧化硅層，使得從兩面暴露所述膜件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括:在圖案化所述第一硅襯底以形成所述第一板之前，拋光所述第一娃 襯底。
【文檔編號】H04R1/08GK104053082SQ201310686811
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】彭榮輝, 朱家驊, 黃耀德, 卓晉逸, 洪麗閔, 鄭鈞文 申請人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司