專利名稱：麥克風及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種麥克風及其制造方法，特別是指一種電容式的麥克風及其制造方法。
背景技術：
由于電子產品的發(fā)展趨勢是一直往體積輕薄、小巧的方向發(fā)展，麥克風的發(fā)展當然也不例外。而目前，以封裝電容式振膜芯片而成的電容式的麥克風，由于用于感應聲能并將感應的聲能轉換成電容變化的電容式振膜芯片，其微型化的發(fā)展腳步可隨著微機電制程技術、半導體制程技術的進步而同步發(fā)展，因此成為主要的發(fā)展對象。
目前的電容式振膜芯片可區(qū)分為單芯片式與雙芯片式兩種。單芯片式的電容式振膜芯片顧名思義是以單一基材芯片，應用多數(shù)道半導體制程制備形成；雙芯片式的電容式振膜芯片則是應用多數(shù)道半導體制程制備分別形成「背板芯片」與「對應振膜芯片」，再將二芯片結合(bonding)成電容式振膜芯片，并在結合的同時，由背板芯片與對應振膜芯片共同形成出麥克風作動時所需的「氣室」與「振動空間」。
無論是單芯片式或是雙芯片式的電容式振膜芯片，其制程中無可避免的缺點是，必須進行體蝕刻制程，進而形成麥克風必備的「振膜」與「氣室」，而需體蝕刻的部分越多、其過程越長，也越不易掌控，制程良率也就越低，因此，減少需要體蝕刻的部分，縮短體蝕刻所需的制程時間花費，是單芯片式或是雙芯片式的電容式振膜芯片的改善研究方向。
此外，雙芯片式的電容式振膜芯片在制備的過程中，芯片與芯片的結合(bonding)，目前仍屬于不易掌控而屬良率偏低的技術制程的一，也是業(yè)者重點研究改進的方向。
因此，如何改善體蝕刻的制程良率，或是改善芯片結合制程良率，或是根本上提出封裝其它形式的電容式振膜芯片而成的麥克風，是業(yè)界、學界一直努力的目標。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的，即在提供一種封裝介于單芯片式與雙芯片式電容式振膜芯片的振膜芯片而成的麥克風，以及此種麥克風的制造方法。
于是，本發(fā)明一種麥克風的制造方法，包含以下步驟。
(a)制備一基板，使該基板具有一表面、一底面、一夾設于該表面、底面之間的電路布局，及一自該表面向該底面方向凹陷的凹槽。
(b)將一場效晶體管對應地連結在該凹槽中，并與該電路布局形成預定電連接。
(c)將一具有復數(shù)穿孔的背板以該些穿孔對應于該凹槽地連結于該表面。
(d)將一具有一振膜的振膜芯片以該振膜相間隔且對應于該些穿孔地與該背板相連結。
(e)將一可供聲能穿通的罩殼對應于該振膜地與該基板相連結，使該罩殼與該基板的底面共同將該振膜芯片、該背板、該場效晶體管，與該基板封容而與外界相隔絕。
此外，以上述的制造方法所制成的麥克風，包含一基板、一場效晶體管、一背板、一振膜芯片，及一罩殼。
該基板具有一表面、一底面、一連結該表面與該底面的側周面、一夾設在該表面與底面之間的電路布局，及一自該表面向該底面方向形成的凹槽。
該場效晶體管，連結固定在該凹槽內并與該電路布局形成電連接，該凹槽埋置有該場效晶體管的剩余空間形成—氣室。
該背板由導體材料形成，具有復數(shù)形成預定圖像的穿孔，以該復數(shù)穿孔對應于該凹槽地與該基板的表面相連結，同時與該電路布局對應地電連接。
該振膜芯片具有一電極層、一駐極體層、一夾連在該電極層與該駐極體層之間的振膜，及一自該駐極體層向相反于該電極層方向形成的分隔單元，該電極層以導電材料形成，該駐極體層以駐極體材料形成并帶有電荷，該振膜以絕緣材料形成，且可感應聲能并對應形變，該振膜單元以該分隔單元與該背板相連結，使該駐極體層、該分隔單元與該背板共同形成一振動空間，該振動空間以該背板的復數(shù)穿孔與該氣室相連通并供該振膜形變，該電極層、該駐極體層與該背板共同形成可對應該振膜形變而變化的電容。
該罩殼可供聲能穿通，自該振膜芯片向該基板方向將該振膜芯片、該背板、該場效晶體管與該基板罩覆后與該基板的側周面相連結。
本發(fā)明的功效在于提供一種介于單芯片式的電容式振膜芯片與雙芯片式的電容式振膜芯片之間的振膜芯片封裝而成的電容式的麥克風，以提高整體制程良率、降低生產成本。


圖1是一剖視示意圖，說明本發(fā)明麥克風的一較佳實施例。
圖2是一流程圖，說明圖1的麥克風的一背板的制備過程。
圖3是一流程圖，說明制備圖1的麥克風的一振膜芯片時，其制備步驟31至步驟34的過程。
圖4是一流程圖，說明延續(xù)圖3的制備步驟，制備振膜芯片的后續(xù)步驟35至步驟38的過程。
圖5是一流程圖，說明制造如圖1的麥克風的過程。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明參閱圖1，本發(fā)明麥克風的一較佳實施例，用以感應聲能、并將感應的聲能轉換成電子信號以供后續(xù)運算應用。
麥克風1包含一基板11、一場效晶體管12(FET)、一背板13、一振膜芯片14，及一罩殼15。
基板11即一般業(yè)界所稱的印刷電路板(PCB)，以導電材料(通常是銅箔)配合高分子絕緣物(通常是PET或PI)壓合成單層或復數(shù)層結構制成，在本例圖標中僅以二層絕緣層中夾設單一層的導電材料為例說明。
基板11具有一表面111、一底面112、一連結表面111與底面112的側周面113、一夾設于表面111與底面112之間的電路布局114、一自表面111向下形成的凹槽115、一第一電連接埠116，及一布設于底面112的第二電連接埠117。
電路布局114、第一、二電連接埠116、117分別是以導電材料例如銅、鋁等為材料，對應所欲電連接的場效晶體管12、背板13、振膜芯片14，以及后續(xù)所需應用的電子產品的電路板(圖未示出)，彼此對應電連接地布陳(lay out)形成，第一、二電連接埠116、117并分別包含多數(shù)焊墊，用以后續(xù)視所需與例如錫膏、焊錫、各式電連接線(wire)、電連接凸塊(ball/bump)電連接所用。第一電連接埠116的多數(shù)焊墊分別對應地布設在表面111上，以及界定形成凹槽115的周面上，圖標中僅分別以一焊墊作表示。第二電連接埠117可再利用例如錫膏、焊錫等材料對應地電連接并連結固定在后續(xù)所需應用的電子產品的電路板(圖未示出)上。
場效晶體管12，對應地連結固定在凹槽115內，并與布設在形成凹槽115的周面上的第一電連接埠116的焊墊形成電連接，用以將電容變化對應轉換成電子信號。
背板13由導體材料，例如鎳電鍍形成，厚度在50μm左右，具有復數(shù)形成預定圖像的穿孔131。背板13以復數(shù)穿孔131對應于凹槽115地與堆棧連結在基板11表面111上，同時與布設在表面111的第一電連接埠116的其余焊墊形成對應電連接。背板13與凹槽115未被場效晶體管12占據(jù)的剩余空間共同形成麥克風1的氣室16。
振膜芯片14，具有一振膜141、一形成在振膜141上表面的電極層142、一形成在振膜141下表面的駐極體層143，及一由振膜141周緣更向下形成的分隔單元145。
電極層142以導體為材料形成，駐極體層143以駐極體材料形成，且在充電后帶預定電荷，振膜141由一層氮化硅與一層氧化硅共同形成，可絕緣而使電極層142與駐極體層143不相電導通。
分隔單元145以例如二氧化硅、BCB(苯環(huán)丁烯)、SINR、polyimide、或業(yè)界習稱的SU-8等光阻材質，自駐極體層143底面向下形成。
振膜芯片14以振膜141對應于背板13的復數(shù)穿孔131，并藉分隔單元145堆棧連結在背板13上，藉由分隔單元145、振膜141底面與背板13共同形成一利用背板13的復數(shù)穿孔131與氣室16相連通的振動空間17，使振膜141可以因應感應到的聲能自由形變，同時，電極層142、駐極體層143與背板13共同形成可對應振膜141形變而變化的電容。
罩殼15具有一環(huán)形的連結壁151，及一與連結壁151連結且可供聲能穿通的穿透壁152，連結壁151與穿透壁152共同界定出一具有一開口的封置空間18，罩殼15以開口自振膜芯片14向基板11方向罩覆，而將振膜芯片14、背板13、場效晶體管12與基板11容置于封置空間18中，并以連結壁151內周面與基板11的側周面113相連結，而以基板11封閉開口，同時罩殼15罩覆振膜芯片14時與電極層142電導通，而作為接地使用。
當外界的聲能穿透過罩殼15的穿透壁152后，作用到振膜芯片14的振膜141，振膜141因此相對應地產生形變，而使背板13與振膜141的間距產生變化，也就是使電極層142、駐極體層143與背板13共同形成的電容產生對應變化，場效晶體管12再將電容變化轉換成電子信號，供后續(xù)電子產品運算使用。
上述麥克風1在配合如圖2所示關于背板13、圖3與圖4關于振膜芯片14的詳細制造方法，以及如圖5所示整體封裝制造的過程說明后，當可更加清楚的明白。
先參閱圖2，上述麥克風1的背板13，是先以步驟21在例如硅基材51上，以鋁為材料形成一分離層52。
接著進行步驟22，在分離層52上以光阻形成具有預定圖像的遮覆層53。此遮覆層53的圖像是對應于背板13的復數(shù)穿孔131的分布位置態(tài)樣，且厚度較厚，屬于一般業(yè)界所稱的厚光阻層，厚度大約在60～100μm。
然后進行步驟23，自分離層52未被遮覆層53遮覆的區(qū)域，以鎳為材料向上電鍍形成厚度較遮覆層薄，約為50μm厚的金屬層54。
接著進行步驟24，蝕刻移除遮覆層53，同時使得被遮覆層53所遮覆的分離層52的區(qū)域裸露，此時金屬層54因遮覆層被移除而成型出多數(shù)對應于穿孔131的孔洞55。
最后進行步驟25，自裸露出的分離層52的部分區(qū)域開始蝕刻分離層52，直到完全移除分離層52后，金屬層54即與基材51分離，分離出的金屬層54即為背板13。
參閱圖3、圖4，上述振膜芯片14是先以步驟31，在硅基材61相反的兩表面上，先分別以氧化硅為材料薄膜沉積出一第一氧化硅膜62與一第二氧化硅膜63。
接著進行步驟32，以氮化硅為材料，在第一、二氧化硅膜62、63上分別薄膜沉積出一第一、二氮化硅膜64、65，第一氧化硅膜62與第一氮化硅膜64共同形成一待后續(xù)蝕刻處理的薄膜層，第二氧化硅膜63與第二氮化硅膜65共同形成振膜層進而成為振膜141。
然后進行步驟33，蝕刻移除薄膜層的第一氮化硅膜64與第一氧化硅膜62中央成方形的部分區(qū)域，使對應區(qū)域的硅基材61裸露，留存的第一氮化硅膜64與第一氧化硅膜61成一方框型態(tài)樣。
接著進行步驟34，自對應裸露出的硅基材61繼續(xù)向下蝕刻移除硅基材61，直到將硅基材61成型成一框狀，且使得對應下方的第二氧化硅膜63的對應區(qū)域裸露。
對應裸露出的第二氧化硅膜63、第二氮化硅膜65共同形成振膜141。
然后以步驟35，以金屬在裸露出的第二氧化硅膜63與留存的硅基材61、第一氧化硅膜62、第一氮化硅膜64鍍覆形成截面略成U字型的電極層142。
接著進行步驟36，在第二氧化硅膜65上以駐極體材料形成駐極體層143。
再進行步驟37，以光阻自駐極體層143周緣向下形成分隔單元145，完成振膜芯片14的硬件構造。
最后進行步驟38，充電荷于駐極體層143上使其帶電荷，完成振膜芯片14的制備。
由于上述各步驟均應用標準微機電制程技術進行，所以說明中省略若干詳細實施細節(jié)，例如蝕刻移除特定區(qū)域的第一氮化硅膜64與第一氧化硅膜62時，必須先進行例如設計光罩，在第一氮化硅膜64上光阻、曝光、顯影出預定屏蔽后，才可實際進行蝕刻，蝕刻完成后，仍需再將屏蔽蝕刻清洗掉…等等，由于此等細節(jié)已為業(yè)界所周知的技術手段，且非本發(fā)明重點所在，諒可不予贅釋。
在制備完成上述背板13、振膜芯片14后，即可進行圖1所示的麥克風1封裝制造。
參閱圖5，首先進行步驟41，備制上述具有凹槽115的基板11。
然后以步驟42，將場效晶體管12電連接并連結固定于凹槽115中。
接著進行步驟43，將背板13以穿孔131對應于凹槽115地堆棧連結在基板11表面111。
再進行步驟44，將振膜芯片14以振膜141對應于背板13的穿孔131地連結在背板13上。
最后進行步驟45，將罩殼15罩覆振膜芯片14、背板13，并與基板11的側周面113相連結，即完成麥克風1的制備。
在此要加以說明的是，上述背板13是利用鋁為材料形成待蝕刻的分離層52，并搭配鎳為材料形成金屬層54而制備得出。事實上，在制備的過程中，可以采用例如鎳、銅、金等為預定形成背板13的材料，搭配蝕刻過程中并不互相影響作用的材料，例如鋁、鈦等金屬，或是二氧化硅、光阻、PI等高分子材料為預定形成待蝕刻的分離層52，制備得出預定材質的背板13。
此外，上述振膜芯片14的薄膜層、振膜層都是以氧化硅膜與氮化硅膜共同形成為例說明，然而，一般為了節(jié)省制程、材料，振膜層可以單一的氮化硅膜或是氧化硅膜，或是其它可絕緣的材料形成單一膜層，構成單一膜層所形成的振膜141；此外，為了因應感應聲能后產生不同形變、進而造成不同電容變化的需求，上述形成平板狀的振膜制程步驟，亦可以先行在基材的一表面預先形成皺折圖像，再沉積形成振膜層，繼續(xù)進行后續(xù)步驟后，可以在最終制備得出振膜成具有預定皺折圖像的皺折振膜的振膜芯片，由于此等制程細節(jié)變化，僅是應用標準微機電制程的變化而已，在此諒可不必一一予以詳述。
再者，麥克風1的組裝制備過程，并非一定要依照如圖5所述的步驟依序加以實施，亦可以在完成步驟41與步驟42將場效晶體管12電連接并連結固定于凹槽115中之后，先將振膜芯片14堆置入罩殼15內，再依序將背板13、埋設有場效晶體管12的基板11堆置入罩殼15，并在基板15堆置后使基板11的側周面113與罩殼15相連結，而完成麥克風1的制備，由于此等實施步驟順序的變化，可視實際需要而有所調整變化，在此不再多加舉例贅述。
由上述說明可知，本發(fā)明主要是利用電鍍制備出背板13，配合改良傳統(tǒng)上單芯片式的電容式振膜芯片的結構，制備出既非屬傳統(tǒng)單芯片式的電容式振膜芯片，亦非雙芯片式的電容式振膜芯片的振膜芯片14，再搭配可以將場效晶體管12埋設于內的基板11，配合后封裝制備出麥克風1。由于本發(fā)明麥克風1的背板13并非以長時間蝕刻形成氣室，同時，也無芯片結合的過程，因此可以有效提升制程良率、降低生產成本，此外，就背板13的制程而言，由于基材51可以重復使用，亦有降低耗材成本的優(yōu)點，確實達到本發(fā)明的創(chuàng)作目的。
權利要求
1.一種麥克風的制造方法，其特征在于該制造方法包含(a)制備一基板，使該基板具有一表面、一底面、一夾設于該表面、底面之間的電路布局，及一自該表面向該底面方向凹陷的凹槽；(b)將一場效晶體管對應地連結在該凹槽中，并與該電路布局形成預定電連接；(c)將一具有復數(shù)穿孔的背板以該些穿孔對應于該凹槽地連結于該表面；(d)將一以一振膜感應聲能并轉換成電容變化的振膜芯片，以該振膜相間隔于該背板地與該背板相連結；及(e)將一可供聲能穿通的罩殼，自該振膜芯片向該基板方向，將該振膜芯片、該背板、該埋置于該凹槽內的場效晶體管與該基板罩覆并與該基板的一側周面相連結。
2.如權利要求1所述麥克風的制造方法，其特征在于該步驟(a)所制備的基板更具有一設置于該底面且與該電路布局對應電連接的第一電連接埠，用于電連接至一電路板上。
3.如權利要求1所述麥克風的制造方法，其特征在于該步驟(a)所制備的基板更具有一設置于該表面且與該電路布局對應電連接的第二電連接埠，用于電連接該場效晶體管與該背板。
4.如權利要求1所述麥克風的制造方法，其特征在于該步驟(c)的背板是由下列步驟制備(c1)在一基材上形成一分離層；(c2)在該分離層上形成一具有預定圖像的遮覆層；(c3)自該分離層未被該遮覆層遮覆的區(qū)域向上形成一厚度較該遮覆層薄的金屬層；(c4)移除該遮覆層，使被該遮覆層所遮覆的分離層的區(qū)域裸露；及(c5)自裸露出的分離層的部分區(qū)域開始蝕刻將該分離層移除，使該金屬層與該基材分離。
5.如權利要求4所述麥克風的制造方法，其特征在于該金屬層是以電鍍方式形成。
6.如權利要求1所述麥克風的制造方法，其特征在于該步驟(d)的振膜芯片是由下列步驟制備(d1)在一基材相反的兩面上，分別薄膜沉積出一薄膜層與一振膜層；(d2)移除該薄膜層的一中央部分區(qū)域，而使留存的薄膜層呈一環(huán)狀地使該基材對應的區(qū)域裸露；(d3)自該基材裸露對應區(qū)域向下移除該基材直到該振膜層對應的區(qū)域裸露；(d4)在留存的薄膜層、對應裸露出的基材與振膜層上以導體材料形成一電極層；(d5)在該振膜層相反于形成有該電極層底面以駐極體材料形成一駐極體層；(d6)自該駐極體層的對應于有該基材留存的周緣向下形成一分隔單元；及(d7)充電荷于該駐極體層上使其帶電。
7.如權利要求1所述麥克風的制造方法，其特征在于該步驟(d)的振膜芯片是由下列步驟制備(d1)在一基材的一底面上定義出預定圖像，使該底面成一皺折面；(d2)在該基材的皺折面與相反于該皺折面的一表面上，分別薄膜沉積出一振膜層與一薄膜層；(d3)移除該薄膜層的一中央部分區(qū)域，而使留存的薄膜層呈一環(huán)狀地使該基材對應的區(qū)域裸露；(d4)自該硅基材裸露出的對應區(qū)域向下移除該基材直到該振膜層對應的區(qū)域裸露；(d5)在留存的薄膜層、對應裸露出的基材與振膜層上以導體材料形成一電極層；(d6)在該振膜層相反于形成有該電極層的一底面以駐極體材料形成一駐極體層；(d7)自該駐極體層的對應于有該基材留存的周緣向下形成一分隔單元；及(d8)充電荷于該駐極體層上使其帶電。
8.一種麥克風，其特征在于該麥克風包含一基板，具有一表面、一底面、一連結該表面與該底面的側周面、一夾設在該表面與底面之間的電路布局，及一自該表面向該底面方向形成的凹槽；一場效晶體管，連結固定在該凹槽內并與該電路布局形成電連接，該凹槽埋置有該場效晶體管的剩余空間形成一氣室；一由導體材料形成的背板，具有復數(shù)形成預定圖像的穿孔，以該復數(shù)穿孔對應于該凹槽地與該基板的表面相連結，同時與該電路布局對應地電連接；一振膜芯片，具有一電極層、一駐極體層、一夾連在該電極層與該駐極體層之間的振膜，及一自該駐極體層向相反于該電極層方向形成的分隔單元，該電極層以導電材料形成，該駐極體層以駐極體材料形成并帶有電荷，該振膜以絕緣材料形成，且可感應聲能并對應形變，該振膜單元以該分隔單元與該背板相連結，使該駐極體層、該分隔單元與該背板共同形成一振動空間，該振動空間以該背板的復數(shù)穿孔與該氣室相連通并供該振膜形變，該電極層、該駐極體層與該背板共同形成可對應該振膜形變而變化的電容；及一可供聲能穿通的罩殼，自該振膜芯片向該基板方向將該振膜芯片、該背板、該場效晶體管與該基板罩覆后與該基板的側周面相連結。
9.如權利要求8所述麥克風，其特征在于該背板的厚度介于20～100μm。
10.如權利要求8或9所述麥克風，其特征在于該背板是選自下列所構成的群組為材料電鍍形成鎳、銅、金，及此等的組合。
11.如權利要求8所述麥克風，其特征在于該罩殼具有一環(huán)形的連結壁，及一與該連結壁連結且可供聲能穿通的穿透壁，該連結壁與該穿透壁共同界定出一具有一開口的封置空間，該罩殼以該開口自該振膜芯片向該基板方向罩覆，而將該振膜芯片、該背板、該場效晶體管與該基板容置于該封置空間中，并同時以該連結壁內周面與該基板的側周面相連結后以該基板封閉該開口。
12.如權利要求11所述麥克風，其特征在于該連結壁與該電極層相電導通以接地。
全文摘要
本發(fā)明提供麥克風及其制造方法，主要是將場效晶體管埋置于基板預設的凹槽中，再將應用微機電技術制備的背板及可感應聲能的電容式振膜芯片依序與基板連結，并同時與凹槽共同對應形成振膜芯片感應聲能時供振膜形變所需的振動空間與氣室，最后以罩殼封裝連結后，制備完成麥克風，藉此，提供一種介于應用單芯片式電容式振膜芯片的麥克風與雙芯片式電容式振膜芯片的麥克風之間的電容式的麥克風。
文檔編號H04R19/04GK1784084SQ20041009666
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權日2004年12月3日
發(fā)明者張昭智, 蔡圳益, 洪瑞華 申請人:佳樂電子股份有限公司