本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

麥克風(fēng)是一種將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的轉(zhuǎn)換器件，是電聲系統(tǒng)中至關(guān)重要的器件，麥克風(fēng)的性能直接影響到電聲系統(tǒng)的音質(zhì)。隨著無線通訊和多媒體技術(shù)的發(fā)展，麥克風(fēng)已經(jīng)由駐極體電容器麥克風(fēng)(electretcapacitancemicrophone，ecm)發(fā)展為微型機電系統(tǒng)(microelectromechanicsystem，mems)麥克風(fēng)。

微型機電系統(tǒng)麥克風(fēng)是基于微型機電系統(tǒng)技術(shù)制造的麥克風(fēng)，與駐極體電容器麥克風(fēng)相比，微型機電系統(tǒng)麥克風(fēng)具備有更強的耐熱、抗振、防射頻干擾的能力，為了滿足便攜式電子產(chǎn)品的應(yīng)用需求的增多，微型機電系統(tǒng)麥克風(fēng)現(xiàn)已被越來越多地運用到手機、耳機和電腦等日常設(shè)備中。

但是，現(xiàn)有技術(shù)形成的mems麥克風(fēng)的性能有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其制造方法，優(yōu)化麥克風(fēng)的性能。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的制造方法。包括如下步驟：提供襯底，所述襯底包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面；在所述第一表面形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成振膜結(jié)構(gòu)，所述振膜結(jié)構(gòu)包括振膜以及凸出于所述振膜表面的多個分立的柱狀凸起；形成覆蓋所述振膜和部分柱狀凸起的第二犧牲層，所述第二犧牲層的頂部低于所述柱狀凸起的頂部；在所述第二犧牲層上形成背板結(jié)構(gòu)，所述背板結(jié)構(gòu)內(nèi)具有多個聲孔，所述多個聲孔貫穿所述背板結(jié)構(gòu)，且所述聲孔暴露出所述第二犧牲層表面，所述多個聲孔與所述多個柱狀凸起一一對應(yīng)，且在平行于所述襯底的方向上，所述聲孔的開口尺寸大于所述柱狀凸起的尺寸；在所述襯底內(nèi) 的第二表面形成露出所述第一犧牲層的背腔；形成所述背腔后，去除所述第二犧牲層和第一犧牲層，分別在所述背板結(jié)構(gòu)和振膜結(jié)構(gòu)之間形成第一空腔、在所述振膜結(jié)構(gòu)和襯底之間形成第二空腔。

可選的，在所述第二犧牲層上形成背板結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述第二犧牲層上形成圖形化的導(dǎo)電材料層；形成覆蓋所述導(dǎo)電材料層表面和部分所述第二犧牲層表面的背板；所述背板與所述導(dǎo)電材料層構(gòu)成所述背板結(jié)構(gòu)。

可選的，所述振膜結(jié)構(gòu)的材料為多晶硅，所述導(dǎo)電材料層的材料為多晶硅。

可選的，所述背板的材料為氮化硅或碳氮化硅。

可選的，所述第一犧牲層和第二犧牲層的材料為氧化硅。

可選的，在所述第一表面形成第一犧牲層后，在所述第一犧牲層表面形成振膜結(jié)構(gòu)之前，還包括：在所述第一犧牲層內(nèi)形成多個第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于所述第一犧牲層的厚度，所述第二凹槽貫穿所述第一犧牲層且暴露出所述襯底表面；在所述第一犧牲層表面形成振膜結(jié)構(gòu)的步驟中，振膜材料層還填充滿所述第一凹槽和第二凹槽，在所述第一凹槽內(nèi)形成第一阻擋塊，在所述第二凹槽內(nèi)形成阻擋側(cè)壁層；去除所述第一犧牲層和第二犧牲層的步驟中，保留被所述振膜和阻擋側(cè)壁層所覆蓋的第一犧牲層，形成支架。

可選的，所述柱狀凸起為圓柱狀凸起；所述柱狀凸起的直徑為3.5μm至4.5μm，所述柱狀凸起的高度為3.4μm至3.6μm。

可選的，所述柱狀凸起為圓柱殼體；所述柱狀凸起具有側(cè)壁。

可選的，所述柱狀凸起側(cè)壁的厚度為0.8μm至1.2μm。

可選的，形成所述振膜結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述第一犧牲層表面形成振膜材料層；在所述振膜材料層表面形成第一圖形層，所述第一圖形層內(nèi)定義有振膜圖形；以所述第一圖形層為掩膜，對所述振膜材料層進行第一刻蝕工藝，形成若干分立的圓柱狀凸起，刻蝕后的振膜材料層作為振膜；去除所述第一圖形層；形成覆蓋所述振膜表面和部分所述圓柱狀凸起表面的第二圖形 層，所述第二圖形層內(nèi)定義有圓形開口圖形，所述圓形開口圖形暴露出部分所述圓柱狀凸起頂部表面；以所述第二圖形層為掩膜，對所述第二圖形層暴露出的圓柱狀凸起進行第二刻蝕工藝，直至露出所述振膜表面，在所述振膜表面形成凸出于所述振膜表面的圓環(huán)形凸起，所述圓環(huán)形凸起具有側(cè)壁；去除所述第二圖形層。

可選的，所述第一刻蝕工藝、第二刻蝕工藝為等離子體干法刻蝕工藝。

可選的，所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括：刻蝕氣體為cf4，刻蝕氣體的氣體流量為0sccm至100sccm，壓強為7mtorr至80mtorr，刻蝕高頻功率為250w至350w，刻蝕低頻功率為25w至30w。

可選的，形成覆蓋所述振膜和部分柱狀凸起的第二犧牲層的步驟包括：在所述振膜和柱狀凸起表面形成第二犧牲膜，所述第二犧牲膜的頂部高于所述柱狀凸起的頂部；平坦化所述第二犧牲膜直至露出所述柱狀凸起表面；去除部分厚度的所述第二犧牲膜以形成所述第二犧牲層。

可選的，去除部分厚度的所述第二犧牲膜以形成所述第二犧牲層的工藝為干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合的工藝。

可選的，形成覆蓋所述振膜和部分柱狀凸起的第二犧牲層之后，在所述第二犧牲層表面形成圖形化的導(dǎo)電材料層之前，還包括：在所述第二犧牲層內(nèi)形成多個第三凹槽，所述第三凹槽的深度小于所述第二犧牲層的厚度；形成覆蓋所述導(dǎo)電材料層表面和部分所述第二犧牲層表面的背板的步驟中，所述背板還填充滿所述第三凹槽，在所述第三凹槽內(nèi)形成第二阻擋塊。

可選的，所述聲孔的形狀為圓形，所述聲孔的開口尺寸為7.5μm至8.5μm。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用上述方法形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括：襯底，所述襯底包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述襯底的第二表面中形成有背腔；振膜結(jié)構(gòu)，位于所述襯底的第一表面上且與所述襯底的第一表面之間形成有第二空腔，所述振膜結(jié)構(gòu)包括振膜以及凸出于所述振膜表面的多個分立的柱狀凸起；背板結(jié)構(gòu)，位于所述振膜結(jié)構(gòu)上且與所述振膜結(jié)構(gòu)之間形成有第一空腔，所述背板結(jié)構(gòu)中具有多個聲孔，所述多個 聲孔貫穿所述背板結(jié)構(gòu)，所述多個聲孔與所述多個柱狀凸起一一對應(yīng)，在平行于所述襯底的方向上，所述聲孔的開口尺寸大于所述柱狀凸起的尺寸，且所述聲孔的底部低于所述柱狀凸起的頂面；所述振膜結(jié)構(gòu)、第一空腔和背板結(jié)構(gòu)用于構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。

可選的，所述柱狀凸起為圓柱狀凸起；所述柱狀凸起的直徑為3.5μm至4.5μm，所述柱狀凸起的高度為3.4μm至3.6μm。

可選的，所述柱狀凸起為圓柱殼體；所述柱狀凸起具有側(cè)壁；所述柱狀凸起側(cè)壁的厚度為0.8μm至1.2μm。

可選的，所述聲孔的形狀為圓形，所述聲孔的開口尺寸為7.5μm至8.5μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明通過在振膜表面形成凸出于所述振膜表面的多個分立的柱狀凸起，構(gòu)成振膜結(jié)構(gòu)，其中，部分高度的所述柱狀凸起位于所述背板結(jié)構(gòu)的聲孔內(nèi)，所述振膜隨著空氣壓力的振動而振動時，所述振膜結(jié)構(gòu)靠近或遠離所述背板。因此，在改變所述振膜結(jié)構(gòu)與所述背板之間的距離的同時，所述多個分立的柱狀凸起增加了所述振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量，從而增加了電容值的變化量，進而增加輸出電壓的變化量，提高了麥克風(fēng)的靈敏度。

可選方案中，所述柱狀凸起為圓柱殼體，在增加所述振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量的同時，減小了所述振膜的負重，從而避免所述振膜因負重過高而影響其振動效果，進而避免所述柱狀凸起對所述麥克風(fēng)的靈敏度造成不良影響。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一種麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2至圖13是本發(fā)明麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)形成的麥克風(fēng)的性能有待優(yōu)化。

參考圖1，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)一種麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述麥克風(fēng)的功能是通過一電容結(jié)構(gòu)110實現(xiàn)的。所述電容結(jié)構(gòu)110主要包括振膜102、背板101、所述振膜102和背板101之間的空腔104以及位于所述背板101內(nèi)的聲孔103，所述振膜102和背板101用于構(gòu)成電容極板?？諝馔ㄟ^所述聲孔103進入所述空腔104內(nèi)，聲音產(chǎn)生的空氣壓力引起所述振膜102的振動，進而改變電容，最終引起電壓的改變。其中，影響電容值的參數(shù)主要包括電容極板(即所述振膜102和背板101)的有效面積以及兩電容極板之間的距離d。一般情況下，電容極板的有效面積為固定值，因此電容值的改變主要來自于所述振膜102和背板101之間距離d的改變量，從而使麥克風(fēng)的靈敏度受到限制。

為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種柵極結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面；在所述第一表面形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成振膜結(jié)構(gòu)，所述振膜結(jié)構(gòu)包括振膜以及凸出于所述振膜表面的多個分立的柱狀凸起；形成覆蓋所述振膜和部分柱狀凸起的第二犧牲層，所述第二犧牲層的頂部低于所述柱狀凸起的頂部；在所述第二犧牲層上形成背板結(jié)構(gòu)，所述背板結(jié)構(gòu)內(nèi)具有多個聲孔，所述多個聲孔貫穿所述背板結(jié)構(gòu)，且所述聲孔暴露出所述第二犧牲層表面，所述多個聲孔與所述多個柱狀凸起一一對應(yīng)，且在平行于所述襯底的方向上，所述聲孔的開口尺寸大于所述柱狀凸起的尺寸；在所述襯底內(nèi)的第二表面形成露出所述第一犧牲層的背腔；形成所述背腔后，去除所述第二犧牲層和第一犧牲層，分別在所述背板結(jié)構(gòu)和振膜結(jié)構(gòu)之間形成第一空腔、在所述振膜結(jié)構(gòu)和襯底之間形成第二空腔。

通過在振膜表面形成凸出于所述振膜表面的多個分立的柱狀凸起，構(gòu)成振膜結(jié)構(gòu)，其中，部分高度的所述柱狀凸起位于所述背板結(jié)構(gòu)的聲孔內(nèi)，所述振膜隨著空氣壓力的振動而振動時，所述振膜結(jié)構(gòu)靠近或遠離所述背板。因此，在改變所述振膜結(jié)構(gòu)與所述背板之間的距離的同時，所述多個分立的柱狀凸起增加了所述振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量，從而增加了電容值的變化量，進而增加輸出電壓的變化量，提高了麥克風(fēng)的靈敏度。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

圖2至圖13是本發(fā)明麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的制造方法一實施例中各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖2，提供襯底200，所述襯底200包括第一表面400以及與所述第一表面400相對的第二表面500。

所述襯底200為后續(xù)形成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)提供工藝平臺，所述第一表面400為后續(xù)形成電容結(jié)構(gòu)提供工藝平臺，所述第二表面500為后續(xù)形成背腔提供工藝平臺。

所述襯底200為平面基底，所述襯底200可以為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或碳化硅襯底、絕緣體上硅襯底或絕緣體上鍺襯底、玻璃襯底或iii-v族化合物襯底(例如氮化鎵襯底或砷化鎵襯底等)。本實施例中，所述襯底200為硅襯底。

參考圖3，在所述第一表面400形成第一犧牲層210。

后續(xù)在所述第一犧牲層210上形成振膜結(jié)構(gòu)，因此，所述第一犧牲層210為后續(xù)形成振膜結(jié)構(gòu)提供工藝平臺。

后續(xù)形成電容結(jié)構(gòu)之后，需去除所述第一犧牲層210，因此所述第一犧牲層210的材料與所述襯底200和電容結(jié)構(gòu)的材料不同，且所述第一犧牲層210為易于被去除的材料，使得后續(xù)去除所述第一犧牲層210的工藝不會對所述襯底200和電容結(jié)構(gòu)造成損傷。

本實施例中，所述第一犧牲層210的材料為氧化硅，形成所述第一犧牲層210的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。

結(jié)合參考圖4，需要說明的是，在形成所述第一犧牲層210之后，還包括：刻蝕所述第一犧牲層210，在所述第一犧牲層210內(nèi)形成多個第一凹槽211和多個第二凹槽212，其中，所述第一凹槽211的深度小于所述第一犧牲層210的厚度，所述第二凹槽212貫穿所述第一犧牲層210且暴露出所述襯底200表面。

具體地，形成所述第一凹槽211和第二凹槽212的步驟包括：在所述第一犧牲層210表面形成第一掩膜層(圖未示)，所述第一掩膜層內(nèi)定義有第一凹槽圖形；以所述第一掩膜層為掩膜，刻蝕去除部分厚度的所述第一犧牲層210，在所述第一犧牲層210內(nèi)形成第一凹槽211；去除所述第一掩膜層；在所述第一犧牲層210表面和所述第一凹槽211內(nèi)形成第二掩膜層(圖未示)，所述第二掩膜層內(nèi)定義有第二凹槽圖形；以所述第二掩膜層為掩膜，刻蝕所述第一犧牲層210直至露出所述襯底200表面，在所述第一犧牲層210內(nèi)形成第二凹槽212；去除所述第二掩膜層。

本實施例中，形成所述第一凹槽211和第二凹槽212的刻蝕工藝為等離子體干法刻蝕工藝。具體地，所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括：刻蝕氣體為c5f8和co，c5f8的氣體流量為8sccm至24sccm，co氣體流量為100sccm至300sccm，壓強為15mtorr至45mtorr。

需要說明的而是，刻蝕所述第一犧牲層210形成所述第二凹槽212的步驟還包括：去除位于所述襯底200表面的部分第一犧牲層210，暴露出所述襯底200的部分表面，為后續(xù)形成背板結(jié)構(gòu)提供空間位置。

本實施例中，所述多個第一凹槽211的數(shù)量為兩個，所述多個第二凹槽212的數(shù)量為兩個。但是本發(fā)明對所述第一凹槽211和第二凹槽212的數(shù)量不作限制。

結(jié)合參考圖5至圖8，在所述第一犧牲層210上形成振膜結(jié)構(gòu)，所述振膜結(jié)構(gòu)包括振膜221(如圖7所示)以及凸出于所述振膜221表面的多個分立的柱狀凸起222(如圖7所示)。

所述振膜結(jié)構(gòu)作為麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)中電容極板的第一極板。

以下結(jié)合附圖，對形成所述振膜結(jié)構(gòu)的步驟做具體說明。

參考圖5，在所述第一犧牲層210表面形成振膜材料層220。

需要說明的是，所述第一犧牲層210內(nèi)形成有多個第一凹槽211(如圖4所示)和第二凹槽212(如圖4所示)，所述第一犧牲層210還暴露出所述襯底200的部分表面。因此，所述振膜材料層220還填充滿所述第一凹槽211和第二凹槽212，在所述第一凹槽211內(nèi)形成第一阻擋塊223，在所述第二凹 槽212內(nèi)形成阻擋側(cè)壁層224；所述振膜材料層220還形成于所述第一犧牲層210所暴露出的襯底200表面。

本實施例中，所述第一阻擋塊223用于防止后續(xù)形成的振膜結(jié)構(gòu)在振動過大的情況下與所述襯底200發(fā)生接觸，減小對所述振膜結(jié)構(gòu)的振動效果產(chǎn)生影響；所述阻擋側(cè)壁層224用于保護位于所述阻擋側(cè)壁層224之間的第一犧牲層210，在后續(xù)所述第一犧牲層210的去除工藝中，位于所述阻擋側(cè)壁層224之間的第一犧牲層210因被所述阻擋側(cè)壁層224和后續(xù)形成的振膜結(jié)構(gòu)保護而被保留，保留后的第一犧牲層210作為支架，用于支撐振膜結(jié)構(gòu)。

本實施例中，所述振膜材料層220的材料為多晶硅。形成所述振膜材料層220的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。但是本發(fā)明對所述振膜材料層220和材料和形成工藝不做限制。

結(jié)合參考圖6，需要說明的是，形成所述振膜材料層220之后，還包括：去除位于所述第一犧牲層210表面的部分振膜材料層220；去除位于所述襯底200表面的振膜材料層220，為后續(xù)形成背板結(jié)構(gòu)提供空間位置。

本實施例中，采用干法刻蝕工藝去除部分所述振膜材料層220。

結(jié)合參考圖7和圖8，圖形化剩余的所述振膜材料層220(如圖6所示)，在所述第一犧牲層210表面形成振膜221以及凸出于所述振膜221表面的多個分立的柱狀凸起222，所述振膜221和柱狀凸起222構(gòu)成振膜結(jié)構(gòu)。

形成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)后，部分高度的所述柱狀凸起222位于后續(xù)形成的背板結(jié)構(gòu)的聲孔內(nèi)，所述多個分立的柱狀凸起222用于增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量，從而增加了電容值的變化量，進而增加輸出電壓的變化量，提高了麥克風(fēng)的靈敏度。

需要說明的是，后續(xù)形成的麥克風(fēng)聲孔為圓形，為此，本實施例中，所述柱狀凸起222為圓柱狀凸起。

還需要說明的是，為了減輕所述振膜221的負重，避免所述振膜221因負重過大而影響其振動效果，如圖8所示，本實施例中，所述柱狀凸起222為圓柱殼體，也就是說所述柱狀凸起222為中心為空心的薄壁柱形結(jié)構(gòu)，所述柱狀凸起222具有側(cè)壁。

由于部分高度的所述柱狀凸起222位于后續(xù)形成的背板結(jié)構(gòu)的聲孔內(nèi)，為了避免對形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的性能造成不良影響，所述柱狀凸起222的直徑d小于聲孔的開口尺寸。但所述柱狀凸起222的直徑d不宜過小，否則增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量的效果不明顯，從而對提高麥克風(fēng)的靈敏度的效果也不明顯。為此，本實施例中，所述柱狀凸起222的直徑d為3.5μm至4.5μm。

此外，為了在增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間有效面積變化量的同時減小所述振膜221的負重，所述柱狀凸起222側(cè)壁的厚度l不宜過厚。為此，本實施例中，所述柱狀凸起222側(cè)壁的厚度l為0.8μm至1.2μm。

還需要說明的是，所述柱狀凸起222的高度h不宜過高也不宜過低。當(dāng)所述柱狀凸起222的高度h過低時，位于后續(xù)形成的背板結(jié)構(gòu)聲孔內(nèi)的柱狀凸起222的高度不足以增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量，從而難以提高麥克風(fēng)的靈敏度；當(dāng)所述柱狀凸起222的高度h過高時，不再進一步增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量，反而浪費工藝資源。為此，本實施例中，所述柱狀凸起222的高度h為3.4μm至3.6μm。

本實施例中，所述振膜材料層220的材料為多晶硅。相應(yīng)的，所述振膜221和所述柱狀凸起222的材料為多晶硅。

具體地，形成所述振膜221以及所述柱狀凸起222的步驟包括：在所述振膜材料層220表面形成第一圖形層300(如圖7所示)，所述第一圖形層300還覆蓋所述襯底200表面，所述第一圖形層300內(nèi)定義有振膜圖形；以所述第一圖形層300為掩膜，對所述振膜材料層220進行第一刻蝕工藝，形成若干分立的圓柱狀凸起(未標注)，刻蝕后的剩余振膜材料層220作為振膜221；去除所述第一圖形層300；形成覆蓋所述振膜221表面和部分所述圓柱狀凸起表面的第二圖形層(圖未示)，所述第二圖形層內(nèi)定義有圓形開口圖形，所述圓形開口圖形暴露出部分所述圓柱狀凸起頂部表面；以所述第二圖形層為掩膜，對所述第二圖形層暴露出的圓柱狀凸起進行第二刻蝕工藝，直至露出所述振膜221表面，在所述振膜221表面形成凸出于所述振膜221表面的柱狀凸起222且所述柱狀凸起222為圓柱殼體，所述柱狀凸起222具有側(cè)壁；去除所述第二圖形層。

本實施例中，所述第一、第二刻蝕工藝為等離子體干法刻蝕工藝。所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括：刻蝕氣體為cf4，刻蝕氣體的氣體流量為0sccm至100sccm，壓強為7mtorr至80mtorr，刻蝕高頻功率為250w至350w，刻蝕低頻功率為25w至30w。

參考圖9，形成覆蓋所述振膜221和部分柱狀凸起222的第二犧牲層240，所述第二犧牲層240的頂部低于所述柱狀凸起222的頂部。

后續(xù)在所述第二犧牲層240上形成背板結(jié)構(gòu)，因此，所述第二犧牲層240為后續(xù)形成背板結(jié)構(gòu)提供工藝平臺。

需要說明的是，所述振膜結(jié)構(gòu)暴露出部分所述襯底200表面，因此，所述第二犧牲層240還覆蓋所述振膜結(jié)構(gòu)所暴露出的襯底200表面。

后續(xù)形成背板結(jié)構(gòu)之后，需去除所述第二犧牲層240，因此所述第二犧牲層240的材料與所述襯底200、振膜221、柱狀凸起222和背板結(jié)構(gòu)的材料不同，且所述第二犧牲層240為易于被去除的材料，使得后續(xù)去除所述第二犧牲層240的工藝不會對所述襯底200、振膜221、柱狀凸起222和背板結(jié)構(gòu)造成損傷。

需要說明的是，在去除部分振膜材料層220(如圖6所示)時露出了部分所述第一犧牲層210，因此本實施例中，所述第二犧牲層240還覆蓋在所述第一犧牲層210的表面，與所述第一犧牲層210相接觸。后續(xù)可以在同一步刻蝕工藝中去除所述第二犧牲層240和第一犧牲層210，使所述振膜221靠近所述第二犧牲層240和所述第一犧牲層210相接觸區(qū)域的一端成為懸空的自由端。

此外，為了提高去除所述第二犧牲層240和第一犧牲層210的工藝效率，所述第二犧牲層240和第一犧牲層210的材料以及形成工藝相同。本實施例中，所述第一犧牲層210的材料為氧化硅，形成所述第一犧牲層210的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝，相應(yīng)的，所述第二犧牲層240的材料為氧化硅，形成所述第二犧牲層240的工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。

具體地，形成所述第二犧牲層240的步驟包括：在所述振膜221和柱狀凸起222表面形成第二犧牲膜，所述第二犧牲膜的頂部高于所述柱狀凸起222 的頂部；平坦化所述第二犧牲膜直至露出所述柱狀凸起222表面；去除部分厚度的所述第二犧牲膜以形成所述第二犧牲層240，所述第二犧牲層240的頂部低于所述柱狀凸起222的頂部。

本實施例中，平坦化所述第二犧牲膜的工藝為化學(xué)機械研磨工藝；去除部分厚度的所述第二犧牲膜以形成所述第二犧牲層240的工藝為干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合的工藝。

需要說明的是，所述第二犧牲層240暴露出的柱狀凸起222的高度為后續(xù)位于背板結(jié)構(gòu)的聲孔內(nèi)的柱狀凸起222的高度，為了在增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量的同時避免對麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的性能造成不良影響，位于聲孔內(nèi)的柱狀凸起222的高度不宜過高也不宜過低，也就是說，所述第二犧牲層240暴露出的柱狀凸起222的高度不宜過高也不宜過低。為此，本實施例中，去除部分厚度的所述第二犧牲膜的去除量為0.1μm至0.3μm。

結(jié)合參考圖10，需要說明的是，在形成所述第二犧牲層240之后，還包括：刻蝕所述二犧牲層240，在所述第二犧牲層240內(nèi)形成多個第三凹槽241，所述第三凹槽241的深度小于所述第二犧牲層240的厚度。還包括：去除位于所述襯底200表面的部分第二犧牲層240，暴露出所述襯底200的部分表面，為后續(xù)形成背板結(jié)構(gòu)提供空間位置。

具體地，形成所述第三凹槽241的步驟包括：在所述第二犧牲層240表面形成第三掩膜層(圖未示)，所述第三掩膜層內(nèi)定義有第三凹槽圖形；以所述第三掩膜層為掩膜，刻蝕去除部分厚度的所述第二犧牲層240，在所述第二犧牲層240內(nèi)形成第三凹槽241；去除所述第三掩膜層。

本實施例中，形成所述第三凹槽241的刻蝕工藝為等離子體干法刻蝕工藝。具體地，所述等離子體干法刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括：刻蝕氣體為c5f8和co，c5f8的氣體流量為8sccm至24sccm，co氣體流量為100sccm至300sccm，壓強為15mtorr至45mtorr。

本實施例中，所述多個第三凹槽241的數(shù)量為兩個。但是本發(fā)明對所述第三凹槽241的數(shù)量不作限制。

參考圖11，在所述第二犧牲層240上形成背板結(jié)構(gòu)(未標示)。

所述背板結(jié)構(gòu)內(nèi)具有多個聲孔261，所述多個聲孔261貫穿所述背板結(jié)構(gòu)，且所述聲孔261暴露出所述第二犧牲層240和柱狀凸起222表面，所述多個聲孔261與所述多個柱狀凸起222一一對應(yīng)，且在平行于所述襯底200的方向上，所述聲孔261的開口尺寸大于所述柱狀凸起222的尺寸。

具體地，在所述第二犧牲層240上形成背板結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述第二犧牲層240上形成圖形化的導(dǎo)電材料層250；形成覆蓋所述導(dǎo)電材料層250表面和部分所述第二犧牲層240表面的背板260；所述背板260與所述導(dǎo)電材料層250構(gòu)成背板結(jié)構(gòu)。

所述導(dǎo)電材料層250作為麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)中電容極板的第二極板。

本實施例中，所述導(dǎo)電材料層250的材料與所述振膜結(jié)構(gòu)的材料相同。所述振膜結(jié)構(gòu)的材料為多晶硅，相應(yīng)的，所述導(dǎo)電材料層250的材料為多晶硅。

需要說明的是，所述圖形化的導(dǎo)電材料層250位于柱狀凸起222之間且未形成有第三凹槽241的第二犧牲層240表面。

所述背板260的應(yīng)力較大，形成麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)后，在空氣壓力條件下，所述背板260用于固定所述導(dǎo)電材料層250，避免所述導(dǎo)電材料層250發(fā)生振動，即避免所述背板結(jié)構(gòu)發(fā)生振動。

所述背板260的材料可以為氮化硅、碳氮化硅、氮化鉭或氮化鈦。本實施例中，所述背板260的材料為氮化硅。

本實施例中，所述聲孔261的形狀為圓形。但需要說明的是，所述聲孔261的開口尺寸不宜過大，也不宜過小。如果所述聲孔261的開口尺寸過大，聲孔261與聲孔261之間的距離太小，也就是說，被保留的背板260材料過少，容易導(dǎo)致所述背板260的強度較差；如果所述聲孔261的開口尺寸過小，工藝難度將被大大提高。為此，本實施例中，所述聲孔261的開口尺寸m為7.5μm至8.5μm。

需要說明的是，所述第二犧牲層240內(nèi)形成有多個第三凹槽241(如圖10所示)，形成覆蓋所述導(dǎo)電材料層250表面和部分所述第二犧牲層240表面的背板260的步驟中，所述背板260還填充滿所述第三凹槽241，在所述第三 凹槽241內(nèi)形成第二阻擋塊262。

本實施例中，所述第二阻擋塊262用于在振膜結(jié)構(gòu)振動過大的情況下，防止所述背板結(jié)構(gòu)與所述振膜221發(fā)生接觸，避免因此對所述振膜結(jié)構(gòu)的振動效果產(chǎn)生影響。

需要說明的是，所述背板260還覆蓋在所述襯底400的第一表面400，與所述襯底400相接觸，成為所述背板260的固定端，用于支撐所述背板結(jié)構(gòu)。

還需要說明的是，形成所述背板260后，還包括：在所述背板260的部分頂部表面形成電連接結(jié)構(gòu)270。所述電連接結(jié)構(gòu)270用于將所述振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)的電信號引出。

參考圖12，在所述襯底200內(nèi)的第二表面500形成露出所述第一犧牲層210的背腔201。

麥克風(fēng)工作時，聲音信號可以經(jīng)所述聲孔261進入電容結(jié)構(gòu)內(nèi)，還可以通過所述背腔201進入電容結(jié)構(gòu)，使振膜結(jié)構(gòu)與背板結(jié)構(gòu)之間的距離發(fā)生改變，從而使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值發(fā)生相應(yīng)改變，進而將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。

本實施例中，所述背腔201為單層結(jié)構(gòu)背腔。

在其他實施例中，所述背腔還可以為雙層結(jié)構(gòu)背腔，所述雙層結(jié)構(gòu)背腔包括位于襯底的第一表面且背離電容結(jié)構(gòu)的第一開口，以及位于第一開口頂部的第二開口，所述第一開口底部暴露出所述電容結(jié)構(gòu)，所述第二開口底部暴露出所述第一開口，所述第二開口與所述第一開口相連通，所述第二開口的側(cè)壁與第一開口的側(cè)壁相連接且所述第二開口的頂部尺寸和底部尺寸大于所述第一開口的頂部尺寸和底部尺寸。

參考圖13，形成所述背腔201后，去除所述第二犧牲層240(如圖12所示)和第一犧牲層210(如圖12所示)，分別在所述背板結(jié)構(gòu)和振膜結(jié)構(gòu)之間形成第一空腔202，在所述振膜結(jié)構(gòu)和襯底200之間形成第二空腔203。

所述振膜結(jié)構(gòu)、第一空腔202和背板結(jié)構(gòu)用于構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。

本實施例中，去除所述第一犧牲層210和第二犧牲層240的工藝為濕法 刻蝕工藝，所述濕法刻蝕工藝所采用的溶液為氟化酸或氟化銨中的一種或混合溶液。

需要說明的是，去除所述第一犧牲層210和第二犧牲層240的步驟中，保留被所述振膜221和阻擋側(cè)壁層224所覆蓋的第一犧牲層210，形成支架280，用于支撐所述振膜結(jié)構(gòu)。

因此，靠近所述支架280一側(cè)的振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)的一端為固定端，遠離所述支架280一側(cè)的振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)的一端為自由端，當(dāng)空氣通過所述聲孔261進入所述第一空腔202內(nèi)時，聲音產(chǎn)生的空氣壓力引起所述振膜結(jié)構(gòu)的振動。

由于在所述振膜221表面形成了凸出于所述振膜221表面的多個分立的柱狀凸起222，構(gòu)成了振膜結(jié)構(gòu)，其中，部分高度的所述柱狀凸起222位于所述背板結(jié)構(gòu)的聲孔261內(nèi)，所述振膜結(jié)構(gòu)隨著空氣壓力的振動而振動時，所述振膜結(jié)構(gòu)靠近或遠離所述背板結(jié)構(gòu)。因此，在改變所述振膜結(jié)構(gòu)與所述背板結(jié)構(gòu)之間的距離d的同時，所述多個分立的柱狀凸起222增加了所述振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積s變化量，從而增加了電容值的變化量，進而增加輸出電壓的變化量，提高了麥克風(fēng)的靈敏度

相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提供一種采用上述方法所形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)。

結(jié)合參考圖8和圖13，示出了本發(fā)明麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖8為圖13中柱狀凸起222的放大圖。所述麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)包括：

襯底200，所述襯底200包括第一表面400以及與所述第一表面400相對的第二表面500，所述襯底的第二表面500中形成有背腔201；

振膜結(jié)構(gòu)，位于所述襯底200的第一表面400上且與所述襯底200的第一表面400之間形成有第二空腔203，所述振膜結(jié)構(gòu)包括振膜221以及凸出于所述振膜221表面的多個分立的柱狀凸起222；

背板結(jié)構(gòu)，位于所述振膜結(jié)構(gòu)上且與所述振膜結(jié)構(gòu)之間形成有第一空腔201，所述背板結(jié)構(gòu)中具有多個聲孔261，所述多個聲孔261貫穿所述背板結(jié)構(gòu)，所述多個聲孔261與所述多個柱狀凸起222一一對應(yīng)，在平行于所述襯底200的方向上，所述聲孔261的開口尺寸大于所述柱狀凸起222的尺寸， 且所述聲孔261的底部低于所述柱狀凸起222的頂面；

所述振膜結(jié)構(gòu)、第一空腔和背板結(jié)構(gòu)用于構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。

需要說明的是，為了防止所述振膜結(jié)構(gòu)在振動過大的情況下，所述振膜221與所述襯底200發(fā)生接觸，所述背板260與所述振膜221發(fā)生接觸，避免對所述振膜結(jié)構(gòu)的振動效果產(chǎn)生影響，所述振膜結(jié)構(gòu)還包括位于所述振膜221表面且朝向所述半導(dǎo)體襯底200的第一阻擋塊223，所述背板結(jié)構(gòu)還包括位于所述背板260表面且朝向所述振膜221的第二阻擋塊262。

本實施例中，所述麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)還包括位于所述振膜221和半導(dǎo)體襯底200之間的支架280，用于支撐所述振膜結(jié)構(gòu)。

本實施例中，所述聲孔261的形狀為圓形，所述聲孔261的開口尺寸m為7.5μm至8.5μm。

相應(yīng)的，所述柱狀凸起222為圓柱狀凸起。具體地，所述柱狀凸起222為圓柱殼體，也就是說所述柱狀凸起222為中心為空心的薄壁柱形結(jié)構(gòu)，所述柱狀凸起222具有側(cè)壁。

需要說明的是，由于部分高度的所述柱狀凸起222位于所述背板結(jié)構(gòu)內(nèi)的聲孔261內(nèi)，為了避免對形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的性能造成不良影響，所述柱狀凸起222的直徑d小于所述聲孔261的開口尺寸m，但不宜過小，否則增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量s的效果不明顯，從而對提高麥克風(fēng)的靈敏度的效果不明顯。為此，本實施例中，所述柱狀凸起222的直徑d為3.5μm至4.5μm。

還需要說明的是，所述柱狀凸起222的高度h不宜過高也不宜過低。當(dāng)所述柱狀凸起222的高度h過低時，位于所述聲孔261內(nèi)的柱狀凸起222的高度不足以增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量s，進而難以提高了麥克風(fēng)的靈敏度；當(dāng)所述柱狀凸起222的高度h過高時，不再進一步增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量s，反而浪費工藝資源。為此，本實施例中，所述柱狀凸起222的高度h為3.4μm至3.6μm。

此外，為了在增加振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量s的同時減小所述振膜221的負重，所述柱狀凸起222側(cè)壁的厚度l不宜過厚。為此， 本實施例中，所述柱狀凸起222側(cè)壁的厚度l為0.8μm至1.2μm。

所述振膜結(jié)構(gòu)包括振膜以及凸出于所述振膜表面的多個分立的柱狀凸起，其中，部分高度的所述柱狀凸起位于所述背板結(jié)構(gòu)的聲孔內(nèi)，所述振膜隨著空氣壓力的振動而振動時，所述振膜結(jié)構(gòu)靠近或遠離所述背板。因此，在改變所述振膜結(jié)構(gòu)與所述背板之間的距離的同時，所述多個分立的柱狀凸起增加了所述振膜結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)之間的有效面積變化量，從而增加了電容值的變化量，進而增加輸出電壓的變化量，提高了麥克風(fēng)的靈敏度。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準。