麦克风及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种麦克风及其制造方法，涉及半导体技术领域。该麦克风包括：衬底，该衬底形成有贯穿该衬底的开孔；在该衬底之上且覆盖在开孔上方的背极板结构；在该背极板结构的部分上的间隙绝缘物层；在该间隙绝缘物层上的振动膜层，其中，振动膜层、间隙绝缘物层和背极板结构形成第一间隙；以及在该衬底之上包围背极板结构、间隙绝缘物层和振动膜层的保护层；其中，该保护层包括：在该背极板结构、该间隙绝缘物层和该振动膜层周围的包围部和在该包围部上且横跨在该振动膜层上方的悬臂梁部，该悬臂梁部和该振动膜层形成第二间隙。本发明专利技术解决了现有技术中振动膜层容易损坏的问题，使得麦克风能够经受比较强的气流压力测试。

【技术实现步骤摘要】
麦克风及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种麦克风及其制造方法。
技术介绍
目前，MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)麦克风的基本结构包括:一个振动膜极板和一个背极板，在振动膜极板和背极板之间形成有间隙。该振动膜极板、背极板和它们之间的间隙形成电容，其中，振动膜极板和背极板作为该电容的两个电极板。通过振动膜极板的振动来改变电容的大小，从而得到电信号。图1是示意性地示出现有技术中的麦克风的横截面图。如图1所示，该麦克风包括：衬底11，该衬底11形成有开孔111；在衬底11之上的背极板12；在该背极板12上的间隙绝缘物层13；以及在该间隙绝缘物层上的振动膜极板14。该振动膜极板和该背极板之间形成间隙15。该麦克风还包括：包围背极板12和振动膜极板14的氮化硅层16；以及连接背极板12的第一接触件171和连接振动膜极板14的第二接触件172。如图1所示，在该麦克风中，振动膜极板14处在背极板12的上方，也即背极板12处在振动膜极板14和开孔111之间，这样的设计结构对于气流压力测试是一个挑战。这是由于振动膜极板14处在上边，氮化硅层16对振动膜极板14的包裹有限，因而对振动膜极板施加的保护力有限。在对这样的麦克风进行气流压力测试(例如气流从下向上流动，振动膜极板将向上鼓起)的过程中，该振动膜极板的边缘容易损坏，因此不能满足气流压力测试的要求。
技术实现思路
本专利技术需要解决的一个技术问题是：提供一种麦克风，使得该麦克风的振动膜在气流压力测试中不容易损坏。根据本专利技术的第一方面，提供了一种麦克风，包括：衬底，所述衬底形成有贯穿所述衬底的开孔；在所述衬底之上且覆盖在所述开孔上方的背极板结构；在所述背极板结构的部分上的间隙绝缘物层；在所述间隙绝缘物层上的振动膜层，其中，所述振动膜层、所述间隙绝缘物层和所述背极板结构形成第一间隙；以及在所述衬底之上包围所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层的保护层；其中，所述保护层包括：在所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层周围的包围部和在所述包围部上且横跨在所述振动膜层上方的悬臂梁部，所述悬臂梁部和所述振动膜层形成第二间隙。在一个实施例中，所述悬臂梁部包括：在所述包围部上且横跨在所述振动膜层上方的主体部。在一个实施例中，所述悬臂梁部还包括：在所述主体部上且朝向所述振动膜层凸出的凸起部。在一个实施例中，所述保护层包括：互相交叉设置的至少两个悬臂梁部，或者互相平行设置的至少两个悬臂梁部。在一个实施例中，所述第二间隙的高度与所述第一间隙的高度基本相等。在一个实施例中，所述第二间隙的高度范围为1.8μm至2.8μm；所述凸起部的高度范围为0.4μm至0.6μm。在一个实施例中，所述背极板结构包括：在所述衬底之上的第一绝缘物层、在所述第一绝缘物层上的电极板层和在所述电极板层上的第二绝缘物层。在一个实施例中，所述麦克风还包括：在所述衬底和所述背极板结构之间的隔离层。在一个实施例中，所述背极板结构形成有将所述开孔和所述第一间隙连通的第一通孔；所述振动膜层形成有将所述第一间隙和所述第二间隙连通的第二通孔。在一个实施例中，所述麦克风还包括：在所述背极板结构上且朝向所述振动膜层凸出的阻挡部。在一个实施例中，所述间隙绝缘物层和所述第二绝缘物层形成有露出所述电极板层的一部分的第一开口，所述保护层形成有露出所述振动膜层的一部分的第二开口；所述麦克风还包括：在所述第一开口中的与所述电极板层连接的第一接触件和在所述第二开口中的与所述振动膜层连接的第二接触件。在上述麦克风中，该麦克风的保护层包括了在包围部上且横跨在振动膜层上方的悬臂梁部。该悬臂梁部加强了对振动膜层的包裹，增强了对振动膜层的保护强度，从而增加了麦克风的机械强度。在对这样的麦克风进行气流压力测试的过程中，悬臂梁部可以对该振动膜层起到保护作用，使得该振动膜层不会过度鼓起，从而可以使得振动膜层在气流压力测试中不容易损坏，解决了现有技术中振动膜层容易损坏的问题，使得麦克风能够经受比较强的气流压力测试。根据本专利技术的第二方面，提供了一种麦克风的制造方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底，在所述衬底之上的背极板结构，在所述背极板结构上的间隙绝缘物层，以及在所述间隙绝缘物层上的振动膜层；在所述振动膜层上形成图案化的牺牲层；在所述衬底之上形成包围所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层的保护层，其中，所述保护层还覆盖所述牺牲层；对所述保护层进行图案化以使得所述保护层的覆盖所述牺牲层的部分形成横跨在所述振动膜层上方的悬臂梁部；对所述衬底执行背面刻蚀以形成贯穿所述衬底的开孔；以及在形成所述开孔之后，去除所述间隙绝缘物层的一部分和所述牺牲层的至少一部分；其中，所述振动膜层、所述间隙绝缘物层的剩余部分和所述背极板结构形成第一间隙，所述悬臂梁部和所述振动膜层形成第二间隙。在一个实施例中，在对所述保护层进行图案化的步骤中，所述保护层包括：在所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层周围的包围部，其中所述悬臂梁部在所述包围部上；所述悬臂梁部包括：在所述包围部上且横跨在所述振动膜层上方的主体部。在一个实施例中，在所述振动膜层上形成图案化的牺牲层的步骤包括：在所述振动膜层上形成第一牺牲层；对所述第一牺牲层进行图案化以在所述第一牺牲层中形成第一凹口；在所述第一牺牲层上沉积第二牺牲层，其中，所述第二牺牲层的沉积在所述第一凹口的部分形成第二凹口；以及对所述第一牺牲层和所述第二牺牲层进行图案化以露出所述振动膜层的边缘部分；利用沉积工艺形成所述保护层，其中，所述保护层的沉积在所述第二凹口的部分形成凸起部，所述凸起部在所述主体部上且朝向所述振动膜层凸出。在一个实施例中，所述保护层包括：互相交叉设置的至少两个悬臂梁部，或者互相平行设置的至少两个悬臂梁部。在一个实施例中，所述第二间隙的高度与所述第一间隙的高度基本相等。在一个实施例中，所述第二间隙的高度范围为1.8μm至2.8μm；所述凸起部的高度范围为0.4μm至0.6μm。在一个实施例中，在提供所述半导体结构的步骤中，所述背极板结构包括：在所述衬底之上的第一绝缘物层、在所述第一绝缘物层上的电极板层和在所述电极板层上的第二绝缘物层。在一个实施例中，在提供所述半导体结构的步骤中，所述半导体结构还包括：在所述衬底和所述背极板结构之间的隔离层；在形成所述开孔的步骤中，所述开孔露出所述隔离层的下表面；在去除所述间隙绝缘物层的一部分和所述牺牲层的至少一部分的步骤中，还通过所述开孔去除了所述隔离层的一部分。在一个实施例中，在提供半导体结构的步骤中，所述背极板结构形成有贯穿所述背极板结构的第一通孔，所述振动膜层形成有贯穿所述振动膜的第二通孔；在提供所述半导体结构的步骤中，所述半导体结构还包括：填充在所述第一通孔中的绝缘物填充层，其中，所述绝缘物填充层还形成在所述衬底的边缘部分上；在去除所述间隙绝缘物层的一部分和所述牺牲层的至少一部分的步骤中，还去除了所述绝缘物填充层的填充所述第一通孔的部分；在形成所述第一间隙和所述第二间隙之后，所述第一通孔将所述开孔和所述第一间隙连通；所述第二通孔将所述第一间隙和所述第二间隙连通。在一个实施例中，在提供所述半导体结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦克风，其特征在于，包括：衬底，所述衬底形成有贯穿所述衬底的开孔；在所述衬底之上且覆盖在所述开孔上方的背极板结构；在所述背极板结构的部分上的间隙绝缘物层；在所述间隙绝缘物层上的振动膜层，其中，所述振动膜层、所述间隙绝缘物层和所述背极板结构形成第一间隙；以及在所述衬底之上包围所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层的保护层；其中，所述保护层包括：在所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层周围的包围部和在所述包围部上且横跨在所述振动膜层上方的悬臂梁部，所述悬臂梁部和所述振动膜层形成第二间隙。

【技术特征摘要】
1.一种麦克风，其特征在于，包括：衬底，所述衬底形成有贯穿所述衬底的开孔；在所述衬底之上且覆盖在所述开孔上方的背极板结构；在所述背极板结构的部分上的间隙绝缘物层；在所述间隙绝缘物层上的振动膜层，其中，所述振动膜层、所述间隙绝缘物层和所述背极板结构形成第一间隙；以及在所述衬底之上包围所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层的保护层；其中，所述保护层包括：在所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层周围的包围部和在所述包围部上且横跨在所述振动膜层上方的悬臂梁部，所述悬臂梁部和所述振动膜层形成第二间隙。2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述悬臂梁部包括：在所述包围部上且横跨在所述振动膜层上方的主体部。3.根据权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述悬臂梁部还包括：在所述主体部上且朝向所述振动膜层凸出的凸起部。4.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述保护层包括：互相交叉设置的至少两个悬臂梁部，或者互相平行设置的至少两个悬臂梁部。5.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述第二间隙的高度与所述第一间隙的高度基本相等。6.根据权利要求3所述的麦克风，其特征在于，所述第二间隙的高度范围为1.8μm至2.8μm；所述凸起部的高度范围为0.4μm至0.6μm。7.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述背极板结构包括：在所述衬底之上的第一绝缘物层、在所述第一绝缘物层上的电极板层和在所述电极板层上的第二绝缘物层。8.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，还包括：在所述衬底和所述背极板结构之间的隔离层。9.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述背极板结构形成有将所述开孔和所述第一间隙连通的第一通孔；所述振动膜层形成有将所述第一间隙和所述第二间隙连通的第二通孔。10.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，还包括：在所述背极板结构上且朝向所述振动膜层凸出的阻挡部。11.根据权利要求7所述的麦克风，其特征在于，所述间隙绝缘物层和所述第二绝缘物层形成有露出所述电极板层的一部分的第一开口，所述保护层形成有露出所述振动膜层的一部分的第二开口；所述麦克风还包括：在所述第一开口中的与所述电极板层连接的第一接触件和在所述第二开口中的与所述振动膜层连接的第二接触件。12.一种麦克风的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括：衬底，在所述衬底之上的背极板结构，在所述背极板结构上的间隙绝缘物层，以及在所述间隙绝缘物层上的振动膜层；在所述振动膜层上形成图案化的牺牲层；在所述衬底之上形成包围所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层的保护层，其中，所述保护层还覆盖所述牺牲层；对所述保护层进行图案化以使得所述保护层的覆盖所述牺牲层的部分形成横跨在所述振动膜层上方的悬臂梁部；对所述衬底执行背面刻蚀以形成贯穿所述衬底的开孔；以及在形成所述开孔之后，去除所述间隙绝缘物层的一部分和所述牺牲层的至少一部分；其中，所述振动膜层、所述间隙绝缘物层的剩余部分和所述背极板结构形成第一间隙，所述悬臂梁部和所述振动膜层形成第二间隙。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在对所述保护层进行图案化的步骤中，所述保护层包括：在所述背极板结构、所述间隙绝缘物层和所述振动膜层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，汪新学，王明军，王贤超，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31