[发明专利]微机电系统麦克风的晶片级封装结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统(Micro Electromechanical System，MEMS)麦克风，且特别是涉及一种微机电系统麦克风的晶片级封装结构及其制造方法。

背景技术

微机电系统技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，其已被广泛地应用于各种具有电子与机械双重特性的微电子装置中，例如压力感应器、加速器与微型麦克风等。微机电系统麦克风具有重量轻、体积小以及信号品质佳等特性，故微机电系统麦克风逐渐成为微型麦克风的主流。

图1是已知一种微机电系统麦克风的封装结构的示意图。请参照图1，已知微机电系统麦克风的封装结构100是将MEMS芯片110及互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)芯片120设置于基板130上，并通过固定于基板130的金属盖140遮盖MEMS芯片110及CMOS芯片120，以保护MEMS芯片110及CMOS芯片120。此外，金属盖140设有收音孔142。

已知微机电系统麦克风的封装结构100中，封装工艺所耗费的封装成本约占整个微机电系统麦克风的封装结构100的生产成本的75％，而且在进行封装时将会产生很大的封装应力。为了改善此情形，并降低生产成本，有必要提出一种新的微机电系统麦克风的封装结构。

发明内容

本发明提供一种微机电系统麦克风的晶片级封装结构，以降低生产成本。

本发明另提供一种微机电系统麦克风的晶片级封装结构的制造方法，以降低生产成本。

为达上述优点，本发明提出一种微机电系统麦克风的晶片级封装结构，其包括基底、多个介电层、微机电振膜、多个支撑环以及保护层。介电层堆叠于基底上，微机电振膜配置于介电层的其中两相邻的介电层之间，且微机电振膜与基底之间有第一腔室。支撑环分别配置于部分介电层中，且支撑环相互堆叠。位于较下层的支撑环的内径大于位于较上层的支撑环的内径，且最上层的支撑环位于最上层的介电层中。保护层配置于最上层的支撑环上，且遮盖微机电振膜。微机电振膜与保护层之间有第二腔室，且保护层具有暴露出微机电振膜的多个第一贯孔。

在本发明的实施例中，上述的支撑环的材料包括金属。

在本发明的实施例中，上述的保护层的材料包括塑料、介电材料或金属。

在本发明的实施例中，上述的微机电系统麦克风的晶片级封装结构还包括电极层，配置于基底中或基底上。电极层的相对于微机电振膜的部分有多个第二贯孔，且基底的相对于微机电振膜的部分为镂空区。

在本发明的实施例中，上述的微机电系统麦克风的晶片级封装结构还包括保护环，位于微机电振膜下方的部分介电层中并围绕第一腔室。

在本发明的实施例中，上述的保护环的材料包括金属。

在本发明的实施例中，上述的最下层的支撑环及微机电振膜耦接至保护环。

在本发明的实施例中，上述的微机电系统麦克风的晶片级封装结构还包括金属氧化物半导体元件、多个导线以及多个介层窗插塞。金属氧化物半导体元件位于基底上，且介电层还覆盖金属氧化物半导体元件。导线、介层窗插塞以及介电层构成内连线结构，且此内连线结构电性连接至金属氧化物半导体元件。介电层与导线交错堆叠，且介层窗插塞形成于介电层中并电性连接对应的相邻两层导线。

为达上述优点，本发明另提出一种微机电系统麦克风的晶片级封装结构的制造方法，其包括下列步骤：在基底上依序形成多层介电层，并在介电层的其中两相邻的介电层之间形成微机电振膜，且在部分介电层中分别形成支撑环。这些支撑环相互堆叠，其中最上层的支撑环位于最上层的介电层中，且位于较下层的支撑环的内径大于位于较上层的支撑环的内径。接着，在最上层的支撑环上形成保护层，以覆盖微机电振膜，其中保护层具有多个第一贯孔。然后，在微机电振膜与基底之间形成第一腔室，并于保护层与微机电振膜之间形成第二腔室。

在本发明的实施例中，在依序形成介电层之前还包括于基底上或基底中形成电极层。

在本发明的实施例中，上述的形成第一腔室的步骤包括：移除微机电振膜下方的部分基底，以在基底形成暴露出电极层的镂空区；在电极层形成多个第二贯孔；以及以这些第二贯孔为蚀刻通道，移除位于微机电振膜与电极层之间的部分介电层，以形成第一腔室。

在本发明的实施例中，上述的支撑环的材料包括金属。

在本发明的实施例中，上述的保护层的材料包括塑料、介电材料或金属。

在本发明的实施例中，在形成介电层时还包括于部分介电层中形成保护环，且最下层的支撑环位于保护环上并耦接至保护环。