MEMS麦克风及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种MEMS麦克风及其制造方法，能够在背板上覆盖第二隔离层后且在刻蚀第二介质层以形成空腔之前，先刻蚀声孔底部的部分第二隔离层以形成相对凸出的屋檐阻挡部，以在刻蚀第二介质层以形成空腔的过程中，防止背板的声孔侧壁上的第二隔离层被刻蚀掉，从而保证最终形成的MEMS麦克风的背板中的背板材料层被第一隔离层和第二隔离层掩蔽在内，继而在制得的MEMS麦克风产品的后续使用过程中保证背板中的背板材料层与空气隔离，防止发生背板漏电的情况。进一步地，在刻蚀第二介质层以形成空腔的过程中同时刻蚀去除各声孔底部多出来的屋檐阻挡部，以简化工艺过程，并避免额外的屋檐阻挡部去除工艺给器件性能带来不利影响。

MEMS microphone and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
MEMS麦克风及其制造方法
本专利技术涉及麦克风
，特别涉及一种MEMS麦克风及其制造方法。
技术介绍
目前应用较多且性能较好的麦克风是微电机系统麦克风(Micro-Electro-Mechanical-SystemMicrophone)，又称硅基电容麦克风，以下简称为MEMS麦克风。MEMS麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的电声换能器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。目前MEMS麦克风多由硅基底以及位于基底上的感应振膜和刚性背板组成，刚性背板通常暴露在空气中，其上开设有声孔以接收外界的声音，感应振膜与刚性背板相对并相隔一定距离，感应振膜与刚性背板组成的平板电容，感应振膜与刚性背板分别作为该平板电容的两个电极，感应振膜在声波的作用下产生振动以改变其与刚性背板之间的距离，进而改变该平板电容的电容，以将声波信号转化为了电信号。目前的MEMS麦克风的刚性背板作为平板电容的一个电极，其通常包括多晶硅等导电材料制作，当该刚性背板暴露在空气中时，位于声孔侧壁上的导电材料甚至位于背板背向振膜的表面上的导电材料会直接与空气接触，导致在高温高湿环境下存在漏电风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MEMS麦克风及其制造方法，以解决刚性背板中的导电材料暴露在空气中而引起漏电风险的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种MEMS麦克风的制造方法，包括以下步骤：提供基底，在所述基底的表面上形成振膜材料层，并图形化所述振膜材料层以形成振膜；在所述振膜和所述振膜暴露出的基底的表面上依次形成第二介质层、第一隔离层和背板材料层，并图形化所述背板材料层和所述第一隔离层，以形成背板，且所述背板中形成有多个贯穿所述背板材料层和所述第一隔离层的声孔；在所述背板和所述声孔的表面上覆盖第二隔离层，并刻蚀去除各个所述声孔底部上的部分第二隔离层，剩余的第二隔离层覆盖所述背板的上表面、各个所述声孔的侧壁及各个所述声孔的部分底部上，且在每个所述声孔的底部处形成相对所述声孔的侧壁上的第二隔离层凸出的屋檐遮挡部；经各个所述声孔去除部分或全部的所述第二介质层，以形成位于所述振膜和所述背板之间的空腔，并保留覆盖所述背板的上表面和各个所述声孔的侧壁上的第二隔离层。可选地，所述振膜材料层选自金属、未掺杂的多晶硅、掺杂的多晶硅、未掺杂的非晶硅和掺杂的非晶硅中的至少一种；所述背板材料层选自金属、未掺杂的多晶硅、掺杂的多晶硅、未掺杂的非晶硅和掺杂的非晶硅中的至少一种。可选地，在所述基底的表面上形成振膜材料层之前，先在所述基底的表面上形成第一介质层。可选地，所述第二介质层为将所述振膜掩埋在内并仅覆盖所述空腔区域的图形化结构，所述第一隔离层覆盖在所述第二介质层和所述第二介质层暴露出的所述基底的表面上，且在形成所述空腔时，经各个所述声孔去除全部的所述第二介质层；或者，所述第二介质层为覆盖所述振膜及所述振膜外围的基底上的膜层结构，所述第一隔离层覆盖在所述第二介质层上，且在形成所述空腔时，经各个所述声孔去除部分所述第二介质层，以使得所述空腔外围还剩余有部分第二介质层以用作支撑所述背板的边缘的支撑结构。可选地，采用湿法刻蚀工艺经各个所述声孔去除部分或全部的所述第二介质层，且在所述湿法刻蚀工艺的过程中一并去除所述屋檐遮挡部。可选地，在刻蚀去除各个所述声孔底部上的部分第二隔离层以形成所述屋檐遮挡部之前，先预测出所述湿法刻蚀工艺对所述第二介质层和所述屋檐遮挡部的刻蚀速率，以根据所述刻蚀速率预测出针对所述湿法刻蚀工艺所需要保留的所述屋檐遮挡部的关键尺寸。可选地，所述屋檐遮挡部覆盖在所述声孔底部的部分所述第二介质层上并环绕所述声孔底部一周，且所述屋檐遮挡部相对于所述声孔的侧壁上所保留的第二隔离层而凸出的长度为1μm～2μm。可选地，在形成所述空腔之前或之后，还包括：从所述基底背向所述振膜的一侧对所述基底进行刻蚀，直至暴露出所述振膜面向所述基底的表面，以形成背腔。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种MEMS麦克风，采用本专利技术所述的MEMS麦克风的制造方法，包括：基底；振膜，所述振膜设置在所述基底上；背板，设置在所述振膜上方且与所述振膜之间形成有空腔，所述背板包括面向所述振膜设置的第一隔离层以及形成于所述第一隔离层上的背板材料层，所述背板中形成有多个贯穿所述背板材料层和所述第一隔离层的声孔；第二隔离层，覆盖在所述背板材料层的上表面以及各个所述声孔的侧壁上。可选地，所述MEMS麦克风还包括第一介质层，所述第一介质层夹设在所述基底和所述振膜的边缘之间，以使得所述振膜的边缘被绝缘地支撑在所述基底上；和/或，所述MEMS麦克风还包括第二介质层，所述第二介质层夹设在所述背板的边缘和所述振膜之间以及所述背板的边缘和所述基底之间，以使得所述背板的边缘被绝缘地支撑在所述振膜和所述基底上。可选地，所述基底背向所述振膜的一面上还形成有背腔，所述背腔贯穿所述第一介质层并暴露出所述振膜面向所述基底的表面。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、能够使得最终形成的MEMS麦克风的背板中的背板材料层被第一隔离层和第二隔离层掩蔽在内，在后续使用过程中保证背板中的背板材料层与空气隔离(即不会与空气直接接触)，因此，即使麦克风产品应用在高温高湿环境下，也不会发生背板漏电的情况，从而提高了MEMS麦克风产品的使用安全并延长了其使用寿命。2、在背板上覆盖第二隔离层后且在刻蚀第二介质层以形成空腔之前，先刻蚀声孔底部的部分第二隔离层以形成相对凸出的屋檐阻挡部，以在刻蚀第二介质层以形成空腔的过程中，防止背板的声孔侧壁上的第二隔离层被刻蚀掉，从而保证最终形成的MEMS麦克风的背板中的背板材料层被第一隔离层和第二隔离层掩蔽在内。3.进一步地，在刻蚀第二介质层以形成空腔的过程中同时刻蚀去除各声孔底部多出来的屋檐阻挡部，以简化工艺过程，并避免额外的屋檐阻挡部去除工艺给器件性能带来不利影响。附图说明图1是本专利技术具体实施例的MEMS麦克风的制造方法流程示意图；图2A至图2E是图1所示的MEMS麦克风的制造方法中的器件剖面结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，本专利技术一实施例提供一种MEMS麦克风的制造方法，包括以下步骤：S1，提供基底，在所述基底的表面上形成振膜材料层，并图形化所述振膜材料层以形成振膜；S2，在所述振膜和所述振膜暴露出的基底的表面上依次形成第二介质层、第一隔离层和背板材料层，并图形化所述背板材料层和所述第一隔离层，以形成背板，且所述背板中形成有多个贯穿所述背板材料层和所述第一隔离层的声孔；S3，在所述背板和所述声孔的表面上覆盖第二隔离层，并刻蚀去除各个所述声孔底部上的部分第二隔离层，剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS麦克风的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供基底，在所述基底的表面上形成振膜材料层，并图形化所述振膜材料层以形成振膜；/n在所述振膜和所述振膜暴露出的基底的表面上依次形成第二介质层、第一隔离层和背板材料层，并图形化所述背板材料层和所述第一隔离层，以形成背板，且所述背板中形成有多个贯穿所述背板材料层和所述第一隔离层的声孔；/n在所述背板和所述声孔的表面上覆盖第二隔离层，并刻蚀去除各个所述声孔底部上的部分第二隔离层，剩余的第二隔离层覆盖所述背板的上表面、各个所述声孔的侧壁及各个所述声孔的部分底部上，且在每个所述声孔的底部处形成相对所述声孔的侧壁上的第二隔离层凸出的屋檐遮挡部；/n经各个所述声孔去除部分或全部的所述第二介质层，以形成位于所述振膜和所述背板之间的空腔，并保留覆盖所述背板的上表面和各个所述声孔的侧壁上的第二隔离层。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基底，在所述基底的表面上形成振膜材料层，并图形化所述振膜材料层以形成振膜；
在所述振膜和所述振膜暴露出的基底的表面上依次形成第二介质层、第一隔离层和背板材料层，并图形化所述背板材料层和所述第一隔离层，以形成背板，且所述背板中形成有多个贯穿所述背板材料层和所述第一隔离层的声孔；
在所述背板和所述声孔的表面上覆盖第二隔离层，并刻蚀去除各个所述声孔底部上的部分第二隔离层，剩余的第二隔离层覆盖所述背板的上表面、各个所述声孔的侧壁及各个所述声孔的部分底部上，且在每个所述声孔的底部处形成相对所述声孔的侧壁上的第二隔离层凸出的屋檐遮挡部；
经各个所述声孔去除部分或全部的所述第二介质层，以形成位于所述振膜和所述背板之间的空腔，并保留覆盖所述背板的上表面和各个所述声孔的侧壁上的第二隔离层。


2.如权利要求1所述的MEMS麦克风的制造方法，其特征在于，所述振膜材料层选自金属、未掺杂的多晶硅、掺杂的多晶硅、未掺杂的非晶硅和掺杂的非晶硅中的至少一种；所述背板材料层选自金属、未掺杂的多晶硅、掺杂的多晶硅、未掺杂的非晶硅和掺杂的非晶硅中的至少一种。


3.如权利要求1所述的MEMS麦克风的制造方法，其特征在于，在所述基底的表面上形成振膜材料层之前，先在所述基底的表面上形成第一介质层。


4.如权利要求1或3所述的MEMS麦克风的制造方法，其特征在于，所述第二介质层为将所述振膜掩埋在内并仅覆盖所述空腔区域的图形化结构，所述第一隔离层覆盖在所述第二介质层和所述第二介质层暴露出的所述基底的表面上，且在形成所述空腔时，经各个所述声孔去除全部的所述第二介质层；或者，所述第二介质层为覆盖所述振膜及所述振膜外围的基底上的膜层结构，所述第一隔离层覆盖在所述第二介质层上，且在形成所述空腔时，经各个所述声孔去除部分所述第二介质层，以使得所述空腔外围还剩余有部分第二介质层以用作支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅思宇，陆晓龙，刘国安，王宇，
申请(专利权)人：中芯集成电路制造绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33