一种MEMS麦克风封装结构及制造方法技术

本发明专利技术属于半导体制造技术领域，公开了一种MEMS麦克风封装结构及制造方法，包括晶圆基底、支撑层、盖子、线路连接层和多个麦克风单元，其中晶圆基底为一个整体基板通过蚀刻得到的两个对称结构，包括第一晶圆基底和第二晶圆基底；支撑层为连续矩阵波结构，包括两个水平段波和一个一端开口的矩形段波，线路连接层包括水平和竖直线路连接层，电极包括阴极板和阳极板，电极设置于水平线路层上表面和矩形波的矩形空腔内；芯片包括ASIC芯片和MEMS芯片，盖子设置于晶圆基底上部。本发明专利技术的结构及制造方法，使得MEMS麦克风能够实现高带宽数据传输；且灵敏度、信噪比、集成度更高，满足了器件的小型化趋势。型化趋势。型化趋势。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS麦克风封装结构及制造方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种MEMS麦克风封装结构及制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，在智能手机、穿戴式产品等设备中，MEMS麦克风得到了越来越广泛的使用。通过声音识别周围情况或录音功能的电子设备对于MEMS麦克风的进一步小型化或音响特性的提高提出了更高的要求。
[0003]现有的MEMS麦克风结构通常是单硅麦产品，模组尺寸较大，集成度较低，利用一个线路板和一个外壳构成一个腔体而成为MEMS麦克风的封装，在腔体的内部安装有MEMS声学芯片和ASIC芯片，MEMS声学芯片连接ASIC芯片，在MEMS麦克风的封装上设置有贯穿腔体内外且用于接收外界声音信号的声孔，MEMS芯片的硅振膜因承受声压而产生形变，改变硅振膜和硅背极板之间的电容值，从而将声压信号转化为电压信号。而现有的MEMS封装结构，通常采用单音腔结构，使得灵敏度和信噪比较低，影响收音效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种MEMS麦克风封装结构及制造方法，以解决现有技术中的问题：为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种MEMS麦克风封装结构，包括：晶圆基底、支撑层、盖子、线路连接层和多个麦克风单元，其中：所述晶圆基底包括对称设置的第一晶圆基底和第二晶圆基底，所述第一晶圆基底和所述第二晶圆基底设置于所述MEMS麦克风封装结构的底部；所述支撑层为连续矩阵波结构，包括两个水平段波和一个一端开口的矩形段波，其中：所述一端开口的矩形段波位于两个水平段波的中间，与所述两个水平段波固定连接；所述两个水平段波分别设置于所述第一晶圆基底和所述第二晶圆基底上，所述矩形段波设置于第一晶圆基底和第二晶圆基底间隙的正上方，将第一晶圆基底和第二晶圆基底连接起来；所述线路连接层包括水平线路连接层和竖直线路连接层，其中水平线路连接层设置于所述两个水平段波上，与所述支撑层固定连接；所述竖直线路连接层固定于所述支撑层内，一端连接于所述水平线路连接层的底部；所述多个麦克风单元包括第一麦克风单元、第二麦克风单元和第三麦克风单元，所述第一麦克风单元设置于所述第一晶圆基底的水平线路连接层上，所述第二麦克风单元设置于所述第二晶圆基底的水平线路连接层上，所述第三麦克风单元设置于所述支撑层的矩形段波内，所述第一麦克风单元和第二麦克风单元均包括有相同结构的芯片和电极，所
述电极包括阴极板和阳极板，其中：第一麦克风单元和第二麦克风单元的阴极板和阳极板分别位于所述第一晶圆基底和第二晶圆基底的两个水平线路连接层上；所述第三麦克风单元的阴极板位于所述第一晶圆基底上；所述第三麦克风单元的阳极板位于所述第二晶圆基底上；所述第三麦克风单元的阴极板和阳极板分别与所述第一晶圆基底和所述第二晶圆基底上的竖直线路连接层相连接；所述第一麦克风单元和第二麦克风单元的芯片包括ASIC芯片、MEMS芯片，所述第三麦克风单元的芯片只包括ASIC芯片，其中：所述第一麦克风单元和所述第二麦克风单元的所述ASIC芯片固定连接于对应水平线路连接层上；所述第一麦克风单元和所述第二麦克风单元的所述MEMS芯片固定连接于对应阳极板上；所述第一麦克风单元和第二麦克风单元的所述ASIC芯片的表面积大于所述MEMS芯片的映射面积；所述第三麦克风单元的ASIC芯片设置于所述第三麦克风单元的阴极板和阳极板的上方；所述盖子设置于所述晶圆基底上部，所述盖子的边沿与所述晶圆基底顶部可拆卸连接。
[0005]进一步地，所述第一麦克风单元和所述第二麦克风单元的所述MEMS芯片和对应ASIC芯片通过焊线相连接。
[0006]进一步地，所述第一晶圆基底和第二晶圆基底之间的间隙形成后进音孔，所述间隙两侧的第一晶圆基底和第二晶圆基底的端面呈台阶状分布。
[0007]进一步地，所述晶圆基底内部设置有若干贯穿晶圆基底上下表面的重分布层线路，所述重分布层线路的一端与所述支撑层中的竖直线路连接层相连接。
[0008]进一步地，所述电极的阴极板和阳极板之间设置有硅背极板和硅振膜，其中：所述第一麦克风单元和所述第二麦克风单元中硅背极板设置于所述硅振膜的上方；所述第三麦克风单元中的硅背极板设置于所述硅振膜的下方。
[0009]进一步地，所述第三麦克风单元的阳极板、阴极板、硅振膜和ASIC芯片围绕形成空腔。
[0010]进一步地，所述盖子上设置有若干前进音孔。
[0011]进一步地，所述支撑层由光敏感材料制作而成。
[0012]进一步地，所述晶圆基底底部设置有若干凸块，所述若干凸块分别对应连接于所述晶圆基底的若干重分布层线路的另一端。
[0013]一种MEMS麦克风封装结构的制造方法，包括：S1：在晶圆基底上设置第三麦克风单元；S2：在所述晶圆基底上设置支撑层，并在设置的支撑层上设置水平线路连接层和竖直线路连接层；S3：在水平线路连接层和竖直线路连接层上设置第一麦克风单元和第二麦克风单元；
S4：在所述晶圆基底上设置带有前进音孔的盖子，将所述第一麦克风单元、所述第二麦克风单元和内部结构包裹；S5：在所述晶圆基底内部设置重分布层线路，并在重分布层线路与晶圆基底底部相交的部位设置锡球；并在所述晶圆基底中间设置后进音孔的间隙，完成MEMS麦克风封装结构的制造。
[0014]相较于现有技术，本专利技术的优点在于：1、通过在晶圆基底上设置多个麦克风单元的MEMS麦克风封装结构，使得部分或全部麦克风单元中的ASIC芯片与MEMS芯片进行相互配合，并通过线路连接层将各个麦克风单元相互连接，将麦克风单元的盖子设置于晶圆基底的上部，能够使麦克风的灵敏度提高、同时提高信噪比和集成度；2、通过水平线路连接层和竖直线路连接层的结构，使得位于支撑层上部的芯片与支撑层下部的结构形成互联；3、通过在晶圆基底内部设置若干重分布层线路的结构，使得位于晶圆基底上部的线路通过重分布层线路连接于晶圆基底下部的凸块，能够将芯片的信号传输至麦克风的其他单元，实现电信号连接；4、通过将后进音孔设置为阶梯状结构，增加了麦克风声音传输的效果，同时减少了灰尘对麦克风内部结构的破坏和污染；5、通过直接在重构晶圆上进行键合独立MEMS芯片，而不需要基板，使得封装成本大幅降低，同时不会有材料间的热膨胀系数不匹配的问题，封装尺寸可以变得更小，同时满足产品的特性，更好的提高信噪比和集成度。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一种MEMS麦克风封装结构的整体结构示意图；图2为本专利技术一种MEMS麦克风封装结构设置第三麦克风上设置支撑层和线路连接层的结构示意图；图3为本专利技术一种MEMS麦克风封装结构再线路连接层上设置电极和芯片的结构示意图；图4为本专利技术一种MEMS麦克风封装结构设置第三麦克风的结构示意图；图5为本专利技术一种MEMS麦克风封装结构设置盖子的结构示意图；图6为本专利技术一种MEMS麦克风封装结构在晶圆基底内设置重分布层线路和锡球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风封装结构，其特征在于，包括：晶圆基底（1）、支撑层（2）、盖子（13）、线路连接层和多个麦克风单元，其中：所述晶圆基底（1）包括对称设置的第一晶圆基底（101）和第二晶圆基底（102），所述第一晶圆基底（101）和所述第二晶圆基底（102）设置于所述MEMS麦克风封装结构的底部；所述支撑层（2）为连续矩阵波结构，包括两个水平段波和一个一端开口的矩形段波，其中：所述一端开口的矩形段波位于两个水平段波的中间，与所述两个水平段波固定连接；所述两个水平段波分别设置于所述第一晶圆基底（101）和所述第二晶圆基底（102）上，所述矩形段波设置于第一晶圆基底（101）和第二晶圆基底（102）间隙的正上方，将第一晶圆基底（101）和第二晶圆基底（102）连接起来；所述线路连接层包括水平线路连接层（3）和竖直线路连接层（4），其中水平线路连接层（3）设置于所述两个水平段波上，与所述支撑层（2）固定连接；所述竖直线路连接层（4）固定于所述支撑层（2）内，一端连接于所述水平线路连接层（3）的底部；所述多个麦克风单元包括第一麦克风单元、第二麦克风单元和第三麦克风单元，所述第一麦克风单元设置于所述第一晶圆基底（101）的水平线路连接层（3）上，所述第二麦克风单元设置于所述第二晶圆基底（102）的水平线路连接层（3）上，所述第三麦克风单元设置于所述支撑层（2）的矩形段波内，所述第一麦克风单元和第二麦克风单元均包括有相同结构的芯片和电极，所述电极包括阴极板（8）和阳极板（7），其中：第一麦克风单元和第二麦克风单元的阴极板（8）和阳极板（7）分别位于所述第一晶圆基底（101）和第二晶圆基底（102）的两个水平线路连接层（3）上；所述第三麦克风单元的阴极板（8）位于所述第一晶圆基底（101）上；所述第三麦克风单元的阳极板（7）位于所述第二晶圆基底（102）上；所述第三麦克风单元的阴极板（8）和阳极板（7）分别与所述第一晶圆基底（101）和所述第二晶圆基底（102）上的竖直线路连接层（4）相连接；所述第一麦克风单元和第二麦克风单元的芯片包括ASIC芯片（5）、MEMS芯片（6），所述第三麦克风单元的芯片只包括ASIC芯片（5），其中：所述第一麦克风单元和所述第二麦克风单元的所述ASIC芯片（5）固定连接于对应水平线路连接层（3）上；所述第一麦克风单元和所述第二麦克风单元的所述MEMS芯片（6）固定连接于对应阳极板（7）上；所述第一麦克风单元和第二麦克风单元的所述ASIC芯片（5）的表面积大于所述MEMS芯片（6）的映射面积；所述第三麦克风单元的ASIC芯片（5）设置于所述第三麦克风单元的阴极板（8）和阳极板（7）的上方；所述盖子（13）设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴隆，巫碧勤，庞宝龙，
申请(专利权)人：华天科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：