麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品愈來(lái)愈趨向于往微型化及薄型化的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。在電聲領(lǐng)域的產(chǎn)品當(dāng)中，麥克風(fēng)用于將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，而目前市面上可見(jiàn)的許多電子產(chǎn)品中皆已設(shè)置有微機(jī)電(MEMS)麥克風(fēng)。與常見(jiàn)的駐極體麥克風(fēng)(ECM)相比，微機(jī)電麥克風(fēng)具備有更強(qiáng)的耐熱、抗振、防射頻干擾的能力。而且，微機(jī)電麥克風(fēng)制造工藝簡(jiǎn)單、且易于與其它半導(dǎo)體器件集成，能夠簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、降低生產(chǎn)成本、提高器件集成度。
[0003]圖1是一種微機(jī)電麥克風(fēng)的剖面結(jié)示意圖，包括:襯底100，所述襯底100具有第一表面101、以及與第一表面101相對(duì)的第二表面102 ;位于所述襯底100的第一表面101上的振膜110 ;位于所述振膜110上的背板120，所述背板120內(nèi)具有若干開(kāi)口 121，所述背板120和所述振膜110之間具有空腔130 ;位于所述襯底100內(nèi)的背腔140。
[0004]其中，所述振膜110和背板120能夠構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)，當(dāng)振膜110在聲波的作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起所述振膜110和背板120之間的距離發(fā)生變化，從而致使所述電容結(jié)構(gòu)的電容值發(fā)生改變，以此將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為了電信號(hào)。
[0005]然而，現(xiàn)有的微機(jī)電麥克風(fēng)的靈敏度較差，其靈敏度有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)及其形成方法，所形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)靈敏度提高。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底具有第一表面、以及與第一表面相對(duì)的第二表面；在所述襯底的第一表面形成電容結(jié)構(gòu)；在所述襯底的第二表面形成背腔，所述背腔的底部暴露出所述電容結(jié)構(gòu)，所述背腔包括位于所述電容結(jié)構(gòu)表面的第一開(kāi)口、以及位于所述第一開(kāi)口頂部的第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口底部暴露出所述第一開(kāi)口，且所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于所述第一開(kāi)口的頂部尺寸和底部尺寸。
[0008]可選的，所述第二開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面，所述第一開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面，所述背腔的側(cè)壁呈階梯狀。
[0009]可選的，所述背腔的形成工藝包括:在襯底的第二表面形成暴露出部分襯底第二表面的第一掩膜層，所述第一掩膜層暴露出與第二開(kāi)口頂部的位置和形狀一致的區(qū)域；以所述第一掩膜層為掩膜，刻蝕所述襯底的第二表面，在所述襯底內(nèi)形成第二開(kāi)口 ；在形成所述第二開(kāi)口之后，去除所述第一掩膜層；在去除所述第一掩膜層之后，在所述襯底的第二表面以及第二開(kāi)口底部的部分表面形成第二掩膜層，所述第二掩膜層暴露出與第一開(kāi)口頂部的位置和形狀一致的區(qū)域；以所述第二掩膜層為掩膜，刻蝕所述第二開(kāi)口底部襯底，直至暴露出所述電容結(jié)構(gòu)為止，在第二開(kāi)口底部形成第一開(kāi)口。
[0010]可選的，所述第一掩膜層和第二掩膜層為光刻膠層。
[0011]可選的，形成第二開(kāi)口的刻蝕工藝、以及形成第一開(kāi)口的刻蝕工藝為深反應(yīng)離子刻蝕工藝。
[0012]可選的，所述背腔的形成工藝包括:在襯底的第二表面形成第三掩膜層，所述第三掩膜層暴露出部分襯底的第二表面，且所述第三掩膜層暴露出與第一開(kāi)口頂部的位置和形狀一致的區(qū)域；在所述第三掩膜層表面形成第四掩膜層，所述第四掩膜層暴露出部分第三掩膜層的表面和襯底第二表面，且所述第四掩膜層暴露出與第二開(kāi)口頂部的位置和形狀一致的區(qū)域，所述第四掩膜層的厚度大于第三掩膜層的厚度；以所述第四掩膜層和第三掩膜層為掩膜，刻蝕所述襯底，直至所述第四掩膜層暴露出的部分第三掩膜層被去除為止，暴露出部分襯底的第二表面，在襯底內(nèi)形成第三開(kāi)口 ；以所述第四掩膜層為掩膜，刻蝕所暴露出的部分襯底以及第三開(kāi)口底部，直至暴露出電容結(jié)構(gòu)的表面為止，由第三開(kāi)口底部刻蝕形成第一開(kāi)口，由暴露出的部分襯底刻蝕形成第二開(kāi)口。
[0013]可選的，所述第三掩膜層為光刻膠負(fù)膠；所述第四掩膜層為光刻膠正膠。
[0014]可選的，形成第三開(kāi)口的工藝為深反應(yīng)離子刻蝕工藝；刻蝕所暴露出的部分襯底以及第三開(kāi)口底部的工藝為深反應(yīng)離子刻蝕工藝。
[0015]可選的，所述第一開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面；所述第二開(kāi)口的側(cè)壁相對(duì)于襯底的第二表面傾斜，所述第二開(kāi)口的側(cè)壁與第一開(kāi)口的側(cè)壁相連接，且所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于底部尺寸。
[0016]可選的，所述背腔的形成工藝包括:在襯底的第二表面形成第五掩膜層，所述第五掩膜層暴露出部分襯底的第二表面，且所述第五掩膜層暴露出與第二開(kāi)口頂部的位置和形成一致的區(qū)域；以所述第五掩膜層為掩膜，采用第一刻蝕工藝刻蝕所述襯底，在所述襯底內(nèi)形成第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口的側(cè)壁相對(duì)于襯底的第二表面傾斜，且所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于底部尺寸；以所述第五掩膜層為掩膜，采用第二刻蝕工藝刻蝕所述第二開(kāi)口的底部，直至暴露出電容結(jié)構(gòu)為止，在第二開(kāi)口的底部形成第一開(kāi)口。
[0017]可選的，所述第一刻蝕工藝為各向異性的濕法刻蝕工藝；所述第二刻蝕工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。
[0018]可選的，所述襯底的第二表面的晶向?yàn)椤?00〉。
[0019]可選的，所述電容結(jié)構(gòu)包括:位于襯底第一表面的第一犧牲層；位于所述第一犧牲層表面的振膜；位于所述振膜和第一犧牲層表面的第二犧牲層；位于所述第二犧牲層表面的背板，所述背板內(nèi)具有若干暴露出第二犧牲層的開(kāi)口。
[0020]可選的，還包括:在形成所述背腔之后，所述第一開(kāi)口底部暴露出部分第一犧牲層表面，去除所述第一開(kāi)口底部的部分第一犧牲層和第二犧牲層，在所述第一開(kāi)口底部暴露出所述振膜，且在振膜和背板之間形成空腔。
[0021]可選的，去除所述第一犧牲層和第二犧牲層的工藝為濕法刻蝕工藝。
[0022]可選的，所述第一犧牲層和第二犧牲層的材料為氧化硅。
[0023]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種采用上述任一項(xiàng)方法所形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括:襯底，所述襯底具有第一表面、以及與第一表面相對(duì)的第二表面；位于所述襯底的第一表面的電容結(jié)構(gòu)；位于所述襯底內(nèi)的背腔，所述襯底的第二表面暴露出所述背腔的頂部，所述背腔的底部暴露出所述電容結(jié)構(gòu)，所述背腔包括位于所述電容結(jié)構(gòu)表面的第一開(kāi)口、以及位于所述第一開(kāi)口頂部的第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口底部暴露出所述第一開(kāi)口，且所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于所述第一開(kāi)口的頂部尺寸和底部尺寸。
[0024]可選的，所述第二開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面，所述第一開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面，所述背腔的側(cè)壁呈階梯狀。
[0025]可選的，所述第一開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面；所述第二開(kāi)口的側(cè)壁相對(duì)于襯底的第二表面傾斜，所述第二開(kāi)口的側(cè)壁與第一開(kāi)口的側(cè)壁相連接，且所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于底部尺寸。
[0026]可選的，所述電容結(jié)構(gòu)包括:位于襯底第一表面的振膜；位于所述振膜上的背板，所述背板內(nèi)具有若干暴露出第二犧牲層的開(kāi)口，所述背板和所述振膜之間具有空腔。
[0027]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(diǎn):
[0028]本發(fā)明的形成方法中，在襯底的第一表面形成電容結(jié)構(gòu)，所述電容結(jié)構(gòu)用于接收聲波。之后對(duì)所述襯底的第二表面形成背腔，所述背腔底部暴露出所述電容結(jié)構(gòu)，而所述背腔包括位于所述電容結(jié)構(gòu)表面的第一開(kāi)口、以及位于所述第一開(kāi)口頂部的第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口底部暴露出所述第一開(kāi)口。所述內(nèi)的空氣與所述電容結(jié)構(gòu)接觸，能夠傳遞聲波至所述電容結(jié)構(gòu)，由于所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于所述第一開(kāi)口的頂部尺寸和底部尺寸，相較于側(cè)壁垂直于襯底表面的背腔來(lái)說(shuō)，所述第二開(kāi)口和第一開(kāi)口的體積更大，因此能夠使更多的空氣流入所述背腔中，使得電容結(jié)構(gòu)接觸到更多的空氣。同時(shí)，所述第一開(kāi)口的頂部尺寸和底部尺寸均小于所述第二開(kāi)口的尺寸，因此所述第一開(kāi)口暴露出的電容結(jié)構(gòu)的面積較小，從而無(wú)需增大所述電容結(jié)構(gòu)的面積即可增加所述電容結(jié)構(gòu)接觸到的空氣量。因此，所形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的靈敏度提高，而所占用的空間面積較小，有利于所形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于微型化和集成化的技術(shù)需求。
[0029]進(jìn)一步，所述第二開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面，所述第一開(kāi)口的側(cè)壁垂直于所述襯底的第二表面，由于所述第二開(kāi)口的頂部尺寸大于所述第一開(kāi)口的頂部尺寸和底部尺寸，因此所述背腔的側(cè)壁呈階梯狀。相較于側(cè)壁垂直于襯底表面的背腔來(lái)說(shuō)，所述第二開(kāi)口和第一開(kāi)口的體積較大，進(jìn)入所述第一開(kāi)口和第二開(kāi)口的空氣較多，使所述電容結(jié)構(gòu)能夠與更多空氣接觸，提高了所形成的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)的靈敏度。
[0030]進(jìn)一步，所述背腔的形成工藝包括在襯底的第二表面形成第三掩膜層；在所述第三掩膜層表面形成第四掩膜層，所述第四掩膜層暴露出部分第三掩膜層的表面和襯底第二表面，