一種硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)及其電氣連線方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)及其電氣連接方法，所述電氣連接結(jié)構(gòu)包括襯底、非導(dǎo)電層和導(dǎo)電層，所述襯底、非導(dǎo)電層和導(dǎo)電層彼此之間形成有多個臺階結(jié)構(gòu)，所述多個臺階結(jié)構(gòu)上附著有多個金屬電極，用以在相互絕緣的導(dǎo)電層之間的形成電氣連接。所述電氣連接方法包括：S1：在襯底上生成一組或多組交錯排列的犧牲層和導(dǎo)電層，在犧牲層、導(dǎo)電層或襯底之間形成多個臺階結(jié)構(gòu)；S2：生長一層金屬層，保留所述金屬層中附著于所述多個臺階結(jié)構(gòu)上的多個金屬電極，去除所述金屬層的其他部分。本發(fā)明可按硅麥克風(fēng)設(shè)置需要實現(xiàn)不同導(dǎo)電層之間的電氣連接、走線交叉、電氣屏蔽功能，從而使其靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)得以提高。
【專利說明】
一種硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)及其電氣連線方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及硅麥克風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于硅電容麥克風(fēng)的敏感結(jié)構(gòu)及其電氣連線方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]微機(jī)電(MEMS micro-electro-mechanical system)麥克風(fēng)或稱娃電容麥克風(fēng)因其體積小、適于表面貼裝等優(yōu)點而被廣泛用于平板電子裝置的聲音采集，例如:手機(jī)、MP3、 錄音筆和監(jiān)聽器材等。相關(guān)技術(shù)中，硅電容麥克風(fēng)包括敏感結(jié)構(gòu)(亦稱換能器)、配套集成電路和封裝部件，敏感結(jié)構(gòu)又包括基底、背極板和振膜。其中，將敏感結(jié)構(gòu)的背極板、振膜等部件的電氣信號向配套集成電路或其他封裝部件電氣引出，是聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號后， 電信號傳遞過程中必不可少的環(huán)節(jié)。
[0003]在電信號傳遞過程中，電氣連接、走線交叉、電氣屏蔽等功能的實現(xiàn)對應(yīng)著不同復(fù)雜程度的電氣連接和干擾，與電信號傳遞質(zhì)量相關(guān)。在高性能硅電容麥克風(fēng)產(chǎn)品中，敏感結(jié)構(gòu)的電氣走線直接影響到硅電容麥克風(fēng)整體的靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)。
[0004]lift-off工藝是一種通過犧牲材料在基底表面上建立目標(biāo)材料結(jié)構(gòu)的方法。傳統(tǒng)的硅電容麥克風(fēng)一般使用lift-off工藝在不同的導(dǎo)電層平坦處分別制作焊盤(接觸點)用于電氣引線，將電信號引出，或在導(dǎo)電層平坦處制作大面積金屬層以提高局部電導(dǎo)率優(yōu)化電氣屏蔽效果，這樣的金屬層制作和剝離工藝上實現(xiàn)難度最低也最直觀。但隨著娃電容麥克風(fēng)性能的提高，敏感結(jié)構(gòu)上的更復(fù)雜的電氣走線也逐漸得到重視。中國專利 CN101427593A和CN103552980A分別使用多個電觸點引線和在導(dǎo)電層上設(shè)置屏蔽金屬層來改善敏感結(jié)構(gòu)電氣走線。這樣的方案避免了在導(dǎo)電層臺階結(jié)構(gòu)上設(shè)置金屬層來實現(xiàn)電氣連接的難度，但電氣走線的靈活程度也受到了局限，從而使硅電容麥克風(fēng)靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)的優(yōu)化受到局限。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的硅電容麥克風(fēng)在電氣連線技術(shù)中存在的上述缺陷， 提供了一種用于硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)及其連線方法，能在現(xiàn)有工藝水平下在敏感結(jié)構(gòu)上進(jìn)行更靈活的電氣走線設(shè)置，從而優(yōu)化電信號傳遞通路，以更進(jìn)一步提高硅電容麥克風(fēng)的靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，包括襯底、非導(dǎo)電層和導(dǎo)電層，所述襯底、非導(dǎo)電層和導(dǎo)電層彼此之間通過lift-off工藝形成有多個臺階結(jié)構(gòu)，其中，所述多個臺階結(jié)構(gòu)上附著有多個金屬電極，用以在相互絕緣的導(dǎo)電層之間的形成電氣連接。相對于傳統(tǒng)的硅電容麥克風(fēng)一般使用lift-off工藝在不同的導(dǎo)電層平坦處分別制作焊盤(接觸點)的連線結(jié)構(gòu)，或在導(dǎo)電層平坦處制作大面積金屬層以提高局部電導(dǎo)率優(yōu)化電氣屏蔽效果的連線結(jié)構(gòu)，本發(fā)明是在非平坦的臺階結(jié)構(gòu)處設(shè)置金屬電極來連接不同的導(dǎo)電層。如果對于工藝實現(xiàn)要求增高，則這種連接方式可以任意設(shè)置；若工藝實現(xiàn)要與通用工藝兼容以保證生產(chǎn)過程和成本不變，則需在設(shè)置相應(yīng)的連接不同導(dǎo)電層的金屬層時予以限制。
[0008]優(yōu)選的娃電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)，其中所述附著金屬電極的臺階結(jié)構(gòu)高度差不超過10微米。臺階高度過高時，金屬層生長過程中存在由于落差過大而斷裂的工藝風(fēng)險， 因此為使工藝難度基本不變，需對臺階高度加以限制。
[0009]優(yōu)選的娃電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)，其中所述導(dǎo)電層材料為摻雜單晶娃或摻雜多晶硅。在已有的硅電容麥克風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)制備中，摻雜單晶硅和摻雜多晶硅是兩種與金屬層之間可形成歐姆接觸的材料。使用這兩種材料，能使電氣信號從導(dǎo)電層向金屬層傳遞時的損失和受到的干擾較小。
[0010]優(yōu)選的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)，其中所述的附著于所述臺階結(jié)構(gòu)上的金屬電極連接兩個高度不同的導(dǎo)電層。這是連接上下兩層導(dǎo)電層，其技術(shù)效果相當(dāng)于在板級電路中制作盲孔以連接兩個不同層。
[0011]優(yōu)選的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)，其中所述的附著于所述臺階結(jié)構(gòu)上的金屬電極，連接兩個高度相同但幾何斷開的導(dǎo)電層。這是連接同層導(dǎo)電體，其技術(shù)效果相當(dāng)于在板級電路中制作飛線以連接兩塊不同區(qū)域。
[0012]優(yōu)選的娃電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)，其中交錯在不同導(dǎo)電層之間的非導(dǎo)電層內(nèi)填充有犧牲層材料，部分所述犧牲層材料可在完成lift-off工藝后被去除。不但可以繞過不必要的避讓，也可以通過后期將下方犧牲層去掉的方式用空氣絕緣來代替犧牲層絕緣。當(dāng)犧牲層介電常數(shù)大于空氣時，可以減小走線的雜散和寄生電容。
[0013]優(yōu)選的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)，其中所述的不同導(dǎo)電層之間填充的犧牲層材料，在去除指定部分后，部分沒有被所述金屬電極附著的導(dǎo)電層之間具備可動性，但被金屬層連接的兩個導(dǎo)電層之間，在金屬層連接位置無相對運動。通過去除犧牲層的方法來使部分導(dǎo)電層變得可動，是硅電容麥克風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)制備的標(biāo)準(zhǔn)工藝。但在本發(fā)明中，由于存在使用金屬層連接的兩個導(dǎo)電層的情形，為使若工藝實現(xiàn)要與通用工藝兼容以保證生產(chǎn)過程和成本不變，則需在設(shè)置相應(yīng)的連接不同導(dǎo)電層的金屬層時予以限制。使得被金屬層連接的兩個導(dǎo)電層之間，在金屬層連接位置無相對運動。這樣可以避免起電氣連接作用的金屬層由于導(dǎo)電層的相對運動而發(fā)生疲勞斷裂，從而引起電氣斷開的風(fēng)險。
[0014]另外，本發(fā)明還提出了一種硅電容麥克風(fēng)的電氣連線方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0015]S1:在襯底上一組或多組交錯排列的犧牲層和導(dǎo)電層，并利用掩蔽和蝕刻的方法使得部分犧牲層、導(dǎo)電層或襯底暴露在空氣中，從而在犧牲層、導(dǎo)電層或襯底之間形成多個臺階結(jié)構(gòu)；
[0016]S2:生長一層金屬層覆蓋在由步驟S1得到的整體結(jié)構(gòu)之上，通過掩蔽、蝕刻方法以及l(fā)ift-off工藝，保留所述金屬層中附著于所述多個臺階結(jié)構(gòu)上的多個金屬電極，去除所述金屬層的其他部分。
[0017]優(yōu)選的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線方法，其中還包括步驟S3:去除不需要的犧牲層材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明在敏感結(jié)構(gòu)上進(jìn)行更靈活的電氣走線結(jié)構(gòu)設(shè)置，從而優(yōu)化電信號傳遞通路，以更進(jìn)一步提高硅電容麥克風(fēng)的靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)。由于使用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以在保持廣品生廣效率、可靠性、良率和成本基本不變的基礎(chǔ)上提尚廣品性能， 拓寬產(chǎn)品的應(yīng)用場合，增加產(chǎn)品競爭力?！靖綀D說明】
[0019]圖1是傳統(tǒng)的硅電容麥克風(fēng)中使用lift-off技術(shù)連線方案的示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的娃電容麥克風(fēng)電氣連線結(jié)構(gòu)的一個實施例的不意圖；
[0021]圖3?圖8是本發(fā)明的硅電容麥克風(fēng)電氣連線方法的一個優(yōu)選實施例對相同和不同導(dǎo)電層的電氣連接、走線交叉、電氣屏蔽的實現(xiàn)方案步驟示意圖。【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明提供了一種用于硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)及其連線方法，能在現(xiàn)有工藝水平下在敏感結(jié)構(gòu)上進(jìn)行更靈活的電氣走線設(shè)置，從而優(yōu)化電信號傳遞通路，以更進(jìn)一步提高硅電容麥克風(fēng)的靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)。下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]圖1是傳統(tǒng)的硅電容麥克風(fēng)的使用lift-off工藝的結(jié)構(gòu)示意圖。在不同的導(dǎo)電層31/32的平坦處分別制作焊盤(接觸點)41/42用于電氣引線，將電信號引出，或在導(dǎo)電層31/32平坦處制作大面積金屬層(圖中未示)以提高局部電導(dǎo)率優(yōu)化電氣屏蔽效果，這樣的金屬層制作和剝離工藝上實現(xiàn)難度最低也最直觀。這樣的方案避免了在導(dǎo)電層臺階結(jié)構(gòu)上設(shè)置金屬層來實現(xiàn)電氣連接的難度，但電氣走線的靈活程度也受到了局限，從而使硅電容麥克風(fēng)靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)的優(yōu)化受到局限。
[0024]圖2是本發(fā)明的硅電容麥克風(fēng)電氣連線結(jié)構(gòu)的一個實施例的示意圖。如圖2所示， 本發(fā)明的該實施例中包括襯底101’以及交錯設(shè)置在襯底101’上的非導(dǎo)電層(犧牲層)201’ 和202’，導(dǎo)電層301’和302’。通過掩膜和蝕刻方法，使得導(dǎo)電層301’和302’，以及導(dǎo)電層301’與襯底101’之間形成有臺階結(jié)構(gòu)，在相互絕緣的導(dǎo)電層301’和302’形成的臺階結(jié)構(gòu)上附著有金屬電極401’，從而實現(xiàn)導(dǎo)電層301’和302’之間的電氣連接。也就是說， 本發(fā)明需要在非平坦的臺階處設(shè)置金屬電極并連接不同導(dǎo)電層。如果對于工藝實現(xiàn)要求增高，則這種連接方式可以任意設(shè)置；若工藝實現(xiàn)要與通用工藝兼容以保證生產(chǎn)過程和成本不變，則需在設(shè)置相應(yīng)的連接不同導(dǎo)電層的金屬電極時予以限制。
[0025]圖3?圖8是本發(fā)明的優(yōu)選實施例對相同和不同導(dǎo)電層的電氣連接、走線交叉、電氣屏蔽的實現(xiàn)方案步驟示意圖。本優(yōu)選實施例的具體實施步驟如下:
[0026]a)如圖3所示，首先在摻雜單晶硅材料的襯底101上生長一層犧牲層201，再生長一層摻雜多晶硅材料的導(dǎo)電層301，并使用掩膜版掩蔽和刻蝕導(dǎo)電層301，使得犧牲層201 的一部分暴露出來。
[0027]b)如圖4所示，在圖3工作的基礎(chǔ)上，再生長一層犧牲層202,將導(dǎo)電層301和犧牲層201全部掩蔽。
[0028]c)如圖5所示，在圖4工作的基礎(chǔ)上，再生長一層摻雜多晶硅材料的導(dǎo)電層302， 并使用掩膜版掩蔽和刻蝕導(dǎo)電層302,使得犧牲層202的一部分暴露出來。
[0029]d)如圖6所示，在圖5工作的基礎(chǔ)上，掩膜版掩蔽和刻蝕犧牲層201和202,使得導(dǎo)電層201和襯底101的一部分暴露出來。
[0030]e)如圖7所示，在圖6工作的基礎(chǔ)上，生長一層金屬層并使用掩膜版掩蔽和刻蝕， 通過lift-off工藝剝離掉不需要的金屬層，留下金屬電極401。
[0031]f)如圖8所示，在圖7工作的基礎(chǔ)上，去除不需要的犧牲層201和202材料，但使得被金屬層連接的兩個導(dǎo)電層之間，在金屬層連接位置無相對運動。這樣，可以得到連接導(dǎo)電多晶硅層201與202的金屬層4011，連接導(dǎo)電多晶硅層201與導(dǎo)電襯底層101的的金屬層4011，連接導(dǎo)電多晶硅層202與導(dǎo)電襯底層101的的金屬層4014,以及連接兩部分原本幾何斷開相互絕緣的導(dǎo)電多晶硅層202的金屬層4013?？梢赃M(jìn)一步地利用這些金屬層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同導(dǎo)電層之間的電氣連接、走線交叉、電氣屏蔽功能，從而使硅電容麥克風(fēng)的靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)得以提高。
[0032]在上述優(yōu)選實施例中，允許針對硅電容麥克風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)設(shè)置的需要增刪或修改其中的一些步驟，但所述的金屬層至少在兩部分原本相互絕緣的導(dǎo)電層之間形成電氣連接， 通過這樣的lift-off連線方法，可以通過現(xiàn)有工藝水平實現(xiàn)在敏感結(jié)構(gòu)上進(jìn)行更靈活的電氣走線設(shè)置，從而優(yōu)化電信號傳遞通路，以更進(jìn)一步提高硅電容麥克風(fēng)的靈敏度、線性度、信噪比等指標(biāo)。
[0033]以上對本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種娃電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，包括襯底、非導(dǎo)電層和導(dǎo)電層，所述襯底、非導(dǎo) 電層和導(dǎo)電層彼此之間通過lift-off工藝形成有多個臺階結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多個臺 階結(jié)構(gòu)上附著有多個金屬電極，用以在相互絕緣的導(dǎo)電層之間的形成電氣連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述附著金屬 電極的臺階結(jié)構(gòu)高度差不超過10微米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電層材 料為摻雜單晶硅或摻雜多晶硅。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述附著于臺 階結(jié)構(gòu)上的金屬電極用于連接兩個高度不同的導(dǎo)電層或兩個高度相同但幾何斷開的導(dǎo)電層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，交錯在不同導(dǎo) 電層之間的所述非導(dǎo)電層內(nèi)填充有犧牲層材料，且部分所述犧牲層材料在完成lift-off 工藝后被去除。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，部分沒有被所 述金屬電極附著的導(dǎo)電層之間具備可動性，但被金屬電極附著的兩個導(dǎo)電層之間在與金屬 電極的連接處無相對運動。7.—種硅電容麥克風(fēng)的電氣連線方法，其特征在于，包括以下步驟:51:在襯底上一組或多組交錯排列的犧牲層和導(dǎo)電層，并利用掩蔽和蝕刻的方法使得 部分犧牲層、導(dǎo)電層或襯底暴露在空氣中，從而在犧牲層、導(dǎo)電層或襯底之間形成多個臺階 結(jié)構(gòu)；52:生長一層金屬層覆蓋在由步驟S1得到的整體結(jié)構(gòu)之上，通過掩蔽、蝕刻方法以及 lift-off工藝，保留所述金屬層中附著于所述多個臺階結(jié)構(gòu)上的多個金屬電極，去除所述 金屬層的其他部分。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線方法，其特征在于，還包括步驟S3: 去除不需要的犧牲層材料。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線方法，其特征在于，所述附著金屬 電極的臺階結(jié)構(gòu)高度差不超過10微米。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅電容麥克風(fēng)的電氣連線方法，其特征在于，所述導(dǎo)電層 材料為摻雜單晶硅或摻雜多晶硅。
【文檔編號】H04R19/04GK105992115SQ201510092043
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月28日
【發(fā)明人】萬蔡辛, 楊少軍
【申請人】北京卓銳微技術(shù)有限公司