一種硅電容麥克風的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及硅電容麥克風技術領域，特別涉及一種小尺寸的硅電容麥克風。
【背景技術】
[0002]微機電(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)麥克風或稱娃電容麥克風因其體積小、適于表面貼裝等優點而被廣泛用于平板電子裝置的聲音采集，例如:手機、MP3、錄音筆和監聽器材等。在相關優化技術方案中，不乏眾多努力，試圖將硅麥克風的成本降低，體積減少以拓寬產品應用范圍，增強產品市場競爭力。
[0003]為適應硅電容麥克風的小尺寸和低成本要求，現有技術一般會將多只硅電容麥克風通過陣列(一般為四方連續陣列)方式排布在晶圓上，通過生長、光罩掩蔽、刻蝕、熱處理等工藝，一次性地將成千上萬只硅電容麥克風產品加工出來。在生產過程中，將晶圓通過劃片工藝切割成分開的芯片，再通過拾取工藝將切割后的芯片分別拾取到封裝殼體中，并配合外圍電路等其他元件，封裝為麥克風產品。
[0004]因此，在晶圓和工藝成本固定的前提下，單只硅電容麥克風芯片的面積將決定其單位成本。已有的降低硅電容麥克風芯片的技術改進，除降低晶圓成本(如采用更大面積的晶圓來攤薄工藝成本)和工藝成本(如采用更簡便和更成熟的工藝)外，更多地集中在對芯片提供聲學到電學信號的轉換與傳遞的核心區域的面積利用率的提高，并未見對應劃片和拾取工藝優化芯片外圍區域面積利用率的技術方案。
[0005]本發明的提出，是在現有的工藝條件下，通過優化硅電容麥克風芯片在外圍區域襯底層和功能層的優化設置，使得芯片外圍區域的面積利用率得到提高。通過應用本發明的技術手段，可促進產品小型化，提高產品兼容性，對降低產品成本，拓寬產品的應用場合，增加產品市場競爭力有積極的意義。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種硅電容麥克風的制造方法，能在現有工藝水平下通過設置外圍區域襯底層和功能層的技術手段，提高面積利用率和產品兼容性，達到降低產品成本，拓寬產品的應用場合的技術效果。
[0007]為解決上述問題，本發明采用的技術方案是:
[0008]一種硅電容麥克風的制造方法，在平面內劃分為適應后道加工工藝的外圍區域和提供聲學到電學信號的轉換與傳遞的核心區域，在垂直方向劃分為作為基底和提供聲腔的襯底層以及實現聲學到電學信號轉換的功能層，其中在外圍區域的襯底層下部去除部分材料，或在外圍區域的功能層設置圖形。通過在外圍區域的襯底層去除材料的手段，可以通過減少劃片時的切割厚度，使后道劃片工藝對外圍區域的面積要求降低；而在外圍區域的功能層設置圖形的手段，可使外圍區域與核心區域表面更加平整，從而使本來只能單獨在外圍區域或核心區域其中之一進行的拾取工藝，變得可以在外圍區域和核心區域相接處執行。
[0009]優選的硅電容麥克風，其中在外圍區域的襯底層去除部分材料包括:沿襯底層下表面向上去除部分材料，且去除部分材料時在垂直方向不穿透襯底層。在垂直方向穿透襯底層，將使得晶圓在制作過程中由于過于脆弱，面臨易于斷裂難以夾持和運送的風險。一般地，在劃片前要求所述的硅電容麥克風芯片之間通過一定厚度的襯底相互物理連接，但這個厚度越厚，要求為劃片準備的外圍區域面積就越大。因此，應在硅片易于斷裂的風險和外圍區域面積之間取得平衡，合理設置在外圍區域的襯底層去除部分材料的形狀尺寸，并據此設置外圍區域面積。
[0010]優選的硅電容麥克風，其中在外圍區域的襯底層去除部分材料，與麥克風聲腔的制作同步實現。在工藝實現中，對外圍區域的襯底層去除部分材料與麥克風聲腔制作均屬于從襯底上去除材料的工藝，且刻蝕的方向相同，均為自下而上去除襯底材料，但一般硅電容麥克風聲腔為從下向上穿透襯底的，外圍區域的襯底層去除部分材料卻一般在垂直方向不穿透襯底層。這可以通過將外圍區域刻蝕圖形設置得較小來實現。在去除襯底材料的刻蝕工藝中，一般對大面積的聲腔圖形在垂直方向的刻蝕速率將超過對外圍區域小面積圖形在垂直方向的刻蝕速率，這樣就會形成聲腔刻透后外圍區域小面積圖形沒有刻透的工藝效果。也可以通過調整外圍區域小面積刻蝕圖形的大小來控制其對應的硅電容麥克風芯片間剩余襯底的連接厚度。
[0011]優選的硅電容麥克風，其中在外圍區域的功能層設置的圖形，覆蓋硅電容麥克風芯片拾取位置。一般硅電容麥克風的拾取工藝會要求拾取的區域相對平整，故在外圍區域設置功能層圖形后，可以避免外圍區域和核心區域因為有無功能層帶來的高度差，故拾取工藝得以在外圍區域和核心區域相接處執行。
[0012]優選的硅電容麥克風，其中在外圍區域的功能層設置的圖形，通過在相鄰芯片相連位置去除部分功能層材料實現。由于功能層材料與襯底材料不盡相同，在劃片工藝中存在功能層材料比襯底材料更難于切開的可能性，據些在相鄰芯片相連位置去除部分功能層材料以輔助劃片工藝。
[0013]優選的硅電容麥克風，其中所述的襯底所使用材料為晶面為〈100〉的硅晶圓。由于單晶硅為各向異性材料，而硅電容麥克風芯片多為矩形，其〈100〉晶面的力學特性是易沿著矩形邊的初始裂紋斷開，故使用材料為〈100〉硅晶圓將對襯底上的去除部分材料后的劃片工藝起有利輔助作用。
[0014]優選的硅電容麥克風，其中在外圍區域的功能層設置的圖形，在相鄰芯片間形成功能層的電氣連接。功能層的電氣連接在晶圓測試時可以提高測試效率，例如可以選擇使芯片兩只一組電氣相連或四只一組電氣相連，便可以僅對其中一半或四分之一的芯片進行通電測試，從而降低晶圓測試成本，但每組的芯片差異性較大時將使得測試結果不可信。在硅電容麥克風芯片使用時也可以提高其兼容性，如將芯片四只一組電氣相連后，可以僅使用一種晶圓，但可以分別通過劃片制作四只一組、兩只一組和一只一組的三種產品。這樣做有利于降低測試和生產對產品成本的攤銷。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0016]本發明能在現有工藝水平下，通過設置外圍區域襯底層和功能層的技術手段，提高面積利用率和產品兼容性，達到降低產品成本，拓寬產品的應用場合的技術效果，對增加產品市場競爭力有積極的意義。
【附圖說明】
[0017]圖1是傳統的技術方案的剖視示意圖；
[0018]圖2是傳統的技術方案的俯視示意圖；
[0019]圖3是是傳統的技術方案的仰視示意圖；
[0020]圖4是本發明的一個實施例的剖視示意圖；
[0021]圖5是本發明的另一個實施例的俯視示意圖；
[0022]圖6是本發明的又一個實施例的俯視示意圖；
[0023]圖7是本發明的再一個實施例的仰視示意圖；
[0024]圖8是本發明的一個優選實施例的局部剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本發明提供了一種硅電容麥克風，本發明能在現有工藝水平下，通過設置外圍區域襯底層和功能層的技術手段，提高面積利用率和產品兼容性，降低產品成本。下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0026]如圖1?圖3所示，傳統的技術方案在外圍區域2僅設置有襯底100，并沒有去除襯底材料和在外圍區域2設置功能層的工藝設置。針對后道工藝中的劃片問題，傳統的技術方案在設置外圍區域2時保證沒有除襯底