電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，包括如下步驟：S1：提供具有正面和背面的襯底；S2：在襯底的正面淀積絕緣材料以形成第一絕緣層；S3：在第一絕緣層上形成背極板；S4：在背極板上形成若干聲孔；S5：在背極板上淀積絕緣材料以形成第二絕緣層，在第二絕緣層上形成振動(dòng)體，于振動(dòng)體上形成若干通孔；S6：形成金屬壓焊點(diǎn)；S7：在襯底上形成背腔，背腔自襯底的背面朝正面延伸并貫通襯底；以及，S8：去除部分第一氧化層以露出背極板，去除振動(dòng)體和背極板之間的部分第二氧化層，且未去除的第二氧化層形成用以支撐振動(dòng)體的密封環(huán)，所形成的密封環(huán)和背極板、振動(dòng)體圍設(shè)形成腔體。
【專利說明】電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS技術(shù)是近年來高速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，它采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，實(shí)現(xiàn)MEMS器件的批量制造，與對應(yīng)的傳統(tǒng)器件相比，MEMS器件在體積、功耗、重量以及價(jià)格方面有十分明顯的優(yōu)勢。市場上，MEMS器件的主要應(yīng)用實(shí)例包括壓力傳感器、加速度計(jì)及硅麥克風(fēng)等。
[0003]裝配麥克風(fēng)至電路板的自動(dòng)化表面貼裝工藝需經(jīng)歷高溫，傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)(ECM)在高溫下會發(fā)生電荷泄漏，致使ECM失效，因此ECM的裝配只能采用手工裝配。電容式微硅麥克風(fēng)可以耐受高溫，能采用表面貼裝工藝以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配，另外電容式微硅麥克風(fēng)在小型化、性能、可靠性、環(huán)境耐受性、成本及量產(chǎn)能力上與ECM比都有相當(dāng)優(yōu)勢，采用MEMS技術(shù)制造的電容式微硅麥克風(fēng)將迅速作為ECM的代替者迅速占領(lǐng)手機(jī)、PDA、MP3及助聽器等消費(fèi)電子產(chǎn)品市場。
[0004]雖然對電容式微硅麥克風(fēng)的研究已經(jīng)開展有二十余年，具體實(shí)現(xiàn)電容式微硅麥克風(fēng)的方法很多。1996年2月6日美國專利N0.5，490，220揭示了一種固態(tài)電容器和麥克風(fēng)設(shè)備，在此文件中，振動(dòng)體為懸浮狀態(tài)，振動(dòng)體四周無固定，僅有一個(gè)窄臂連接至外部以實(shí)現(xiàn)電氣連接功能。該種結(jié)構(gòu)加工工藝復(fù)雜，且四周不完全固定的振動(dòng)體結(jié)構(gòu)，在封裝后，會使得聲腔和背腔相連通，降低了電容式微硅麥克風(fēng)的低頻特性。
[0005]有鑒于此，有必要對現(xiàn)有的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法予以改進(jìn)以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種制造方法簡單，且可提高低頻性能的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，包括如下步驟:
S1:提供具有正面和背面的襯底；
52:在所述襯底的正面采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝淀積絕緣材料以形成第一絕緣層；
53:在所述第一絕緣層上采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝淀積形成背極板；
54:在所述背極板上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成若干聲孔；
55:在所述背極板上采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝淀積絕緣材料以形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層上形成振動(dòng)體，于所述振動(dòng)體上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成若干通孔；
56:形成金屬壓焊點(diǎn)；
57:在所述襯底上采用深硅刻蝕制作背腔，所述背腔自所述襯底的背面朝正面延伸并貫通所述襯底；
以及，S8:采用緩沖氫氟酸溶液濕法腐蝕去除部分第一氧化層以露出背極板，去除振動(dòng)體和背極板之間的部分第二氧化層，且未去除的第二氧化層形成用以支撐振動(dòng)體的密封環(huán)，所形成的密封環(huán)和背極板、振動(dòng)體圍設(shè)形成腔體。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述振動(dòng)體的材料為多晶硅。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述S5步驟包括:采用低壓化學(xué)氣相沉積工藝在第二絕緣層上淀積多晶硅以形成可動(dòng)敏感層；在所述可動(dòng)敏感層上形成環(huán)形窄槽以定義形成振動(dòng)體，所述窄槽圍設(shè)在所述振動(dòng)體的外圍。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述振動(dòng)體形狀為圓形。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述背極板通過在所述第一絕緣層上淀積多晶硅-氮化硅-多晶硅復(fù)合材料形成。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述S5步驟還包括:在所述第二絕緣層上形成若干凹槽，于所述凹槽內(nèi)淀積導(dǎo)電物質(zhì)以形成凸點(diǎn)。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凸點(diǎn)的材料為多晶硅。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凸點(diǎn)與所述聲孔錯(cuò)位設(shè)置。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凹槽通過在所述第二絕緣層上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法采用常規(guī)加工工藝實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)約了加工設(shè)備的改造成本，且制造方法簡單，保證了通過該制造方法所制成的電容式微硅麥克風(fēng)具有良好的低頻性能，提高了電容式微硅麥克風(fēng)的低頻響應(yīng)特性，由于在振動(dòng)體上開設(shè)有阻尼孔，所以可防止電容式微硅麥克風(fēng)封裝后聲腔成為密封空間，使振動(dòng)體的靈敏度免受溫度的影響，從而使該電容式微硅麥克風(fēng)不受溫度的影響，提高了該電容式微娃麥克風(fēng)的靈敏度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中電容式微娃麥克風(fēng)的局部剖視圖。
[0018]圖2至圖11為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中電容式微硅麥克風(fēng)的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]請參見圖1和圖11,本發(fā)明一實(shí)施例中的電容式微娃麥克風(fēng)包括具有正面11和背面12的襯底1、形成在襯底I正面11且具有導(dǎo)電功能的背極板31、懸空設(shè)置在背極板31上的振動(dòng)體52、設(shè)置在襯底I正面11和背極板31之間用以支撐背極板31的第一支撐部22、設(shè)置在振動(dòng)體52和背極板31之間用以支撐振動(dòng)體52的第二支撐部42、分別形成在振動(dòng)體52和背極板31上的若干金屬壓焊點(diǎn)14、以及形成在背極板31和振動(dòng)體52之間的腔體8。振動(dòng)體52和背極板31形成一電容，振動(dòng)體52和背極板31分別作為該電容的兩個(gè)電極板。
[0020]襯底I可以為低阻硅。襯底I用以起支撐作用。襯底I包括自襯底I的背面12朝正面11凹陷以露出背極板31的背腔13。
[0021]振動(dòng)體52呈圓形，振動(dòng)體52和背極板31之間設(shè)置的第二支撐部42為密封環(huán)。形成在背極板31和振動(dòng)體52之間的腔體8由密封環(huán)42、振動(dòng)體52和背極板31圍設(shè)形成。振動(dòng)體52上開設(shè)有阻尼孔54，該阻尼孔54將腔體8與外部連通。在本實(shí)施例中，該阻尼孔
54的數(shù)量為一個(gè)，當(dāng)然，也可以設(shè)置多個(gè)。通過阻尼孔54可防止電容式微硅麥克風(fēng)封裝后聲腔(未圖示)成為密封空間，使振動(dòng)體52的靈敏度免受溫度的影響，從而使電容式微硅麥克風(fēng)不受溫度的影響，提高了電容式微硅麥克風(fēng)的靈敏度。
[0022]上述振動(dòng)體52為由多晶硅所制成的多晶硅層。通過采用多晶硅制成振動(dòng)體52，使得在制備該電容式微硅麥克風(fēng)的時(shí)候，無需在振動(dòng)體52上另外開設(shè)通孔以形成金屬壓焊點(diǎn)，從而有助于節(jié)約成本。
[0023]振動(dòng)體52上設(shè)置有朝向背極板31的防粘著結(jié)構(gòu)51。該防粘著結(jié)構(gòu)51為自振動(dòng)體52朝背極板31突伸形成的凸點(diǎn)。通過該凸點(diǎn)51能有效的防止振動(dòng)體52黏附到背極板31上。
[0024]背極板31上設(shè)置有若干個(gè)聲孔32。聲孔32設(shè)置在振動(dòng)體52的正下方。聲孔32與凸點(diǎn)51錯(cuò)位設(shè)置。背極板31為由多晶硅-氮化硅-多晶硅復(fù)合材料所制成的多晶娃-氮化娃-多晶娃復(fù)合層。由于米用多晶娃-氮化娃-多晶娃復(fù)合材料制成背極板31,所以，在高溫工藝后有助于提高背極板31的張應(yīng)力。
[0025]在本實(shí)施例中，背極板31和襯底I為兩個(gè)獨(dú)立的部分，且背極板31通過第一支撐部22支撐并固定在襯底I的上方，但除本實(shí)施例外，該背極板31也可以為襯底I的一部分。即背極板31和襯底I合并。
[0026]上述電容式微硅麥克風(fēng)通過振動(dòng)體52和背極板31之間設(shè)置有用以支撐振動(dòng)體52的密封環(huán)42，且腔體8由密封環(huán)42、振動(dòng)體52和背極板31圍設(shè)形成，使電容式微硅麥克風(fēng)具有良好的低頻性能，提高了電容式微硅麥克風(fēng)的低頻響應(yīng)特性。同時(shí)在振動(dòng)體52上開設(shè)有阻尼孔54，防止了電容式微硅麥克風(fēng)封裝后聲腔成為密封空間，使振動(dòng)體的靈敏度免受溫度的影響，從而提高了該電容式微硅麥克風(fēng)的靈敏度。
[0027]請參見圖2至圖11，本發(fā)明一實(shí)施例中的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法包括SI至S8步驟。
[0028]請參見圖2，S1:提供具有正面11和背面12的襯底I。該襯底I可以為低阻硅。該襯底I用以起支撐作用。
[0029]S2:在襯底I的正面11采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝淀積絕緣材料以形成
第一絕緣層2。該絕緣材料可為二氧化硅。
[0030]請參見圖3，S3:在第一絕緣層2上采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝淀積多晶娃-氮化娃-多晶娃復(fù)合材料以形成多晶娃-氮化娃-多晶娃復(fù)合層31。該多晶娃-氮化硅-多晶硅復(fù)合層31定義為背極板31。通過采用多晶硅-氮化硅-多晶硅復(fù)合材料制成背極板31，所以在高溫工藝后有助于提高背極板31的張應(yīng)力。該背極板31具有導(dǎo)電功倉泛。
[0031]請參見圖4，S4:在背極板31上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成若干圓孔32。該圓孔73即定義為聲孔。
[0032]請參見圖5至圖8，S5:在背極板31上采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝淀積絕緣材料以形成第二絕緣層4，在第二絕緣層4上形成圓形的振動(dòng)體52，于振動(dòng)體52上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成通孔54。在本步驟中，還包括在第二絕緣層4上形成凹槽41，于凹槽41內(nèi)淀積導(dǎo)電物質(zhì)以形成凸點(diǎn)51。絕緣材料可為二氧化硅，導(dǎo)電物質(zhì)可為多晶硅。
[0033]該S5步驟具體包括S51至S54步驟。
[0034]請參見圖5，S51:在背極板31上采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝淀積二氧化
硅以形成第二絕緣層4。
[0035]請參見圖6，S52:在第二絕緣層4上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成若干凹槽41。該凹槽41與聲孔錯(cuò)位設(shè)置。
[0036]請參見圖7，S53:采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝在第二絕緣層4上淀積多晶硅以形成可動(dòng)敏感層5。在形成該可動(dòng)敏感層5的同時(shí)，多晶硅將第二絕緣層4上的凹槽填充以形成凸點(diǎn)51。由于S52步驟中形成的凹槽與聲孔錯(cuò)位設(shè)置，而凸點(diǎn)51是填充凹槽所形成的，所以，凸點(diǎn)51與聲孔錯(cuò)位設(shè)置。
[0037]請參見圖8，S54:在可動(dòng)敏感層上形成環(huán)形窄槽53以定義形成圓形的振動(dòng)體52。窄槽53圍設(shè)在振動(dòng)體52的外圍。振動(dòng)體52設(shè)置在聲孔的正上方。由于可動(dòng)敏感層的材料為多晶硅，從而使得在制備該電容式微硅麥克風(fēng)的時(shí)候，無需在振動(dòng)體52上另外開設(shè)通孔以形成金屬壓焊點(diǎn)，從而有助于節(jié)約成本。凸點(diǎn)51設(shè)置在振動(dòng)體52的正下方。通過該凸點(diǎn)51防止振動(dòng)體52黏附到背極板31上。
[0038]在S54步驟中，在形成振動(dòng)體52后，于振動(dòng)體52上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成通孔54。該通孔54通過在振動(dòng)體52上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成。通過在振動(dòng)體52上開設(shè)通孔54可防止電容式微硅麥克風(fēng)封裝后聲腔成為密封空間，使振動(dòng)體52的靈敏度免受溫度的影響，從而使電容式微硅麥克風(fēng)不受溫度的影響，提高了電容式微硅麥克風(fēng)的靈敏度。在此，通孔54主要起防止產(chǎn)生聲學(xué)阻尼的作用，所以將通孔54命名為阻尼孔。在本實(shí)施例中，該阻尼孔54的數(shù)量為一個(gè)，當(dāng)然，也可以設(shè)置多個(gè)。
[0039]請參見圖9，S6:采用光刻腐蝕等工藝局部腐蝕以露出用以制作金屬壓焊點(diǎn)的部位，然后采用濺射、光刻、腐蝕等工藝在用以制作金屬壓焊點(diǎn)的部位形成金屬壓焊點(diǎn)14。
[0040]請參見圖10，S7:采用雙面光刻工藝，從襯底I的背面12采用深硅刻蝕制作背腔
13。該背腔13自襯底I的背面12朝正面11延伸并貫穿襯底I。在本步驟中，第一絕緣層2作為自停止層，深硅刻蝕自停止在自停止層2上。
[0041]請參見圖11，S8:采用緩沖氫氟酸溶液(BOE)濕法腐蝕去除部分第一氧化層以露出背極板31，去除振動(dòng)體52和背極板31之間的部分第二氧化層，并且未去除的第二氧化層形成用以支撐振動(dòng)體52的密封環(huán)42，所形成的密封環(huán)42、背極板31和振動(dòng)體52圍設(shè)形成腔體8。
[0042]上述電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法采用常規(guī)加工工藝實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)約了加工設(shè)備的改造成本，且制造方法簡單，而該制造方法通過先形成背極板31，再形成振動(dòng)體52，最后形成環(huán)形的密封環(huán)42，且由該密封環(huán)42、背極板31和振動(dòng)體52圍設(shè)形成腔體8，從而保證了通過該制造方法所制成的電容式微硅麥克風(fēng)具有良好的低頻性能，提高了電容式微硅麥克風(fēng)的低頻響應(yīng)特性，由于在振動(dòng)體52上開設(shè)有阻尼孔54，所以可防止電容式微硅麥克風(fēng)封裝后聲腔成為密封空間，使振動(dòng)體52的靈敏度免受溫度的影響，從而使該電容式微硅麥克風(fēng)不受溫度的影響，提高了該電容式微硅麥克風(fēng)的靈敏度。
[0043]綜上所述，上述電容式微硅麥克風(fēng)具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、由于振動(dòng)體52呈圓形，且振動(dòng)體52通過環(huán)形的密封環(huán)42支撐，所以保證了該電容式微硅麥克風(fēng)具有良好的低頻性能，提高了電容式微硅麥克風(fēng)的低頻響應(yīng)特性。
[0044]2、由于振動(dòng)體52上開設(shè)有阻尼孔54，所以可防止電容式微硅麥克風(fēng)封裝后聲腔成為密封空間，使振動(dòng)體52的靈敏度免受溫度的影響，從而使該電容式微硅麥克風(fēng)不受溫度的影響，提高了該電容式微硅麥克風(fēng)的靈敏度。
[0045]3、由于背極板31采用多晶硅-氮化硅-多晶硅復(fù)合材料，所以在高溫工藝后可提高背極板31的張應(yīng)力。
[0046]4、由于振動(dòng)體52米用多晶娃,所以使得在制備該電容式微娃麥克風(fēng)的時(shí)候,無需在振動(dòng)體52上另外開設(shè)通孔形成金屬壓焊點(diǎn)，從而有助于節(jié)約成本。
[0047]5、電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法采用常規(guī)加工工藝實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)約了加工設(shè)備的改造成本，且制造方法簡單。
[0048]盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種電容式微娃麥克風(fēng)的制造方法,其特征在于:所述電容式微娃麥克風(fēng)的制造方法包括如下步驟: S1:提供具有正面和背面的襯底； 52:在所述襯底的正面采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝淀積絕緣材料以形成第一絕緣層； 53:在所述第一絕緣層上采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝淀積形成背極板； 54:在所述背極板上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成若干聲孔； S5:在所述背極板上采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝淀積絕緣材料以形成第二絕緣層，在所述第二絕緣層上形成振動(dòng)體，于所述振動(dòng)體上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成若干通孔； 56:形成金屬壓焊點(diǎn)； 57:在所述襯底上采用深硅刻蝕制作背腔，所述背腔自所述襯底的背面朝正面延伸并貫通所述襯底； 以及，S8:采用緩沖氫氟酸溶液濕法腐蝕去除部分第一氧化層以露出背極板，去除振動(dòng)體和背極板之間的部分第二氧化層，且未去除的第二氧化層形成用以支撐振動(dòng)體的密封環(huán)，所形成的密封環(huán)和背極板、振動(dòng)體圍設(shè)形成腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，其特征在于:所述振動(dòng)體的材料為多晶娃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，其特征在于:所述S5步驟包括:采用低壓化學(xué)氣相沉積工藝在第二絕緣層上淀積多晶硅以形成可動(dòng)敏感層；在所述可動(dòng)敏感層上形成環(huán)形窄槽以定義形成振動(dòng)體，所述窄槽圍設(shè)在所述振動(dòng)體的外圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，其特征在于:所述振動(dòng)體形狀為圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，其特征在于:所述背極板通過在所述第一絕緣層上淀積多晶硅-氮化硅-多晶硅復(fù)合材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，其特征在于:所述S5步驟還包括:在所述第二絕緣層上形成若干凹槽，于所述凹槽內(nèi)淀積導(dǎo)電物質(zhì)以形成凸點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容式微娃麥克風(fēng)的制造方法,其特征在于:所述凸點(diǎn)的材料為多晶娃。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容式微硅麥克風(fēng)，其特征在于:所述凸點(diǎn)與所述聲孔錯(cuò)位設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容式微硅麥克風(fēng)的制造方法，其特征在于:所述凹槽通過在所述第二絕緣層上采用光刻、腐蝕掩膜、各向異性刻蝕工藝形成。
【文檔編號】H04R31/00GK103974182SQ201310030506
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】李剛, 胡維, 梅嘉欣 申請人:蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司