MEMS麦克风及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种MEMS麦克风及其制备方法。麦克风包括基底、背极和背板材料层，基底中形成有空腔；振膜架设于基底上，振膜中形成有褶皱结构及泄气孔；背极位于振膜上方，且与振膜具有间距，背极中形成有多个声孔；背板材料层位于背极上，且向外延伸至基底的表面，背板材料层中形成有多个开孔、若干背极阻挡块和支撑柱，开孔一一对应显露出声孔，支撑柱和背极阻挡块穿过背极并向下延伸，支撑柱与振膜相连接。本发明专利技术在振膜上设置褶皱结构的同时设置位于背极和振膜之间的支撑柱，可以确保MEMS麦克风在具有很高的检测灵敏度的同时避免振膜局部振幅过大，避免振膜破损以及和背极之间发生粘连，有助于提高MEMS麦克风的机械强度和性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
MEMS麦克风及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微机电
，特别是涉及一种MEMS麦克风及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着消费电子的飞速发展，麦克风行业也随之蓬勃发展。麦克风被广泛应用于消费电子、智能家居等领域，可以说凡是有声控功能的设备都需要它。近几年来，传统的驻极体电容麦克风由于匹配工作相对繁琐已经被MEMS麦克风所取代。
[0003]MEMS麦克风含一个可上下振动的膜片和固定的背极板，背极板具有优良的刚性并刻蚀有声孔，允许空气流通而不引起偏离，振膜可以随声波发生弯曲，造成振膜相对背极板移动，产生一定电容变化，再通过与MEMS麦克风连接的ASIC芯片将此微弱的电容变化放大转换成电信号输出。
[0004]现有的MEMS麦克风结构在振膜21上通常设置有褶皱结构，在同样面积的情况下有利于增大振膜振幅，但褶皱结构的凹槽会导致制备过程中，背极22部分随形生长，导致图1所示的虚线框示意的区域A应力集中，可能出现裂纹损坏等情况。另外，振膜的振幅过大或者振膜背极间存在导电颗粒时容易发生振膜和背极的吸合。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种MEMS麦克风及其制备方法，用于解决现有技术中的MEMS麦克风在设置有褶皱结构的情况下，制备过程中会因背极的随形生长而导致与振膜的褶皱结构相对应的部分应力集中，导致背极出现裂纹，且振膜的振幅过大或者振膜背极间存在导电颗粒时容易发生振膜和背极的吸合等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种MEMS麦克风的制备方法，包括步骤：
[0007]提供基底，于所述基底上形成第一牺牲层；
[0008]对所述第一牺牲层进行图形化处理以形成对应振膜的第一凹槽；
[0009]于所述第一牺牲层上形成振膜材料层，所述振膜材料层填充所述第一凹槽以形成振膜，振膜包括褶皱结构和位于褶皱结构外侧的支架；
[0010]于所述振膜中形成泄气孔，所述泄气孔显露出所述第一牺牲层；
[0011]采用保形沉积法形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述振膜及泄气孔，形成的所述第二牺牲层的上表面有对应所述振膜的褶皱结构的凹凸结构；
[0012]对所述第二牺牲层进行研磨处理以使所述第二牺牲层的上表面相平齐；
[0013]于所述第二牺牲层中刻蚀形成对应背极阻挡块的第二凹槽，对应背极阻挡块的第二凹槽的深度小于所述第二牺牲层的高度；
[0014]于第二牺牲层的表面形成背极材料层，所述背极材料层覆盖所述第二牺牲层并填充所述第二凹槽；
[0015]对所述背极材料层进行刻蚀以形成背极，所述背极中形成有若干个声孔，所述背
极中显露出对应背极阻挡块的所述第二凹槽，所述若干个声孔显露出所述第二牺牲层；
[0016]形成背板材料层，所述背板材料层覆盖所述背极材料层，并填充声孔和第二凹槽；
[0017]去除对应位于所述声孔中的背板材料层，直至于所述声孔中显露出所述第二牺牲层，其中，填充于对应背极阻挡块的第二凹槽内的背板材料构成所述背极阻挡块，所述背极阻挡块穿过所述背极并向下延伸；
[0018]于所述基底中形成贯穿所述基底的空腔；
[0019]刻蚀所述第一牺牲层和第二牺牲层以释放出所述振膜和背极。
[0020]可选地，于所述基底中形成贯穿所述基底的空腔前还包括对所述基底进行减薄的步骤，之后于减薄的基底中形成所述空腔。
[0021]可选地，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材质均包括氧化硅。
[0022]可选地，所述第二牺牲层的厚度大于第一牺牲层的厚度。
[0023]可选地，所述振膜和背极的材质包括多晶硅。
[0024]可选地，所述泄气孔和支架均为多个，多个泄气孔位于所述褶皱结构和支架之间。
[0025]可选地，于所述振膜中形成泄气孔的同时还包括于振膜的外围形成切割道的步骤，所述切割道显露出所述第一牺牲层，之后在对所述第二牺牲层、背极材料层和背板材料层进行处理的过程中均包括对相应的材料层进行刻蚀以显露出所述切割道的步骤。
[0026]可选地，所述背板材料层的材质包括氮化硅，所述背板材料层向外延伸到所述基底表面，且与所述振膜具有间距。
[0027]可选地，于所述第二牺牲层中刻蚀形成对应背极阻挡块的第二凹槽的过程中还同步形成对应支撑柱的第二凹槽，其中，对应支撑柱的第二凹槽贯穿所述第二牺牲层，后续填充于对应支撑柱的第二凹槽内的背板材料构成所述支撑柱，所述支撑柱穿过所述背极并向下延伸至与所述振膜相连接，且所述支撑柱位于所述空腔上方。
[0028]本专利技术还提供一种MEMS麦克风，包括：
[0029]基底，所述基底中形成有贯穿所述基底的空腔；
[0030]振膜，所述振膜通过支架架设于所述基底上，所述振膜中形成有褶皱结构及贯穿所述振膜的泄气孔；
[0031]背极，位于所述振膜上方，且与所述振膜具有间距，所述背极中形成有多个声孔；
[0032]背板材料层，位于所述背极上，且向外延伸至所述基底的表面，所述背板材料层中形成有多个开孔、若干背极阻挡块和支撑柱，所述开孔一一对应显露出所述声孔，所述支撑柱和背极阻挡块穿过所述背极并向下延伸，所述支撑柱与所述振膜相连接。
[0033]可选地，所述支撑柱包括圆形柱和多边形柱中的任意一种。
[0034]可选地，所述背极阻挡块的高度为所述背极与振膜间距的1/4
‑
3/4。
[0035]可选地，所述褶皱结构的上方未设置所述背极阻挡块。
[0036]可选地，所述褶皱结构为环形结构，绕设于所述支撑柱的外围。
[0037]如上所述，本专利技术的MEMS麦克风及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术通过保形沉积形成第二牺牲层，之后对第二牺牲层进行研磨处理，通过研磨可以有效释放第二牺牲层的应力，同时使得其上表面为水平面，避免局部应力过大导致第二牺牲层产生裂缝而对后续工艺产生不良影响，比如导致后续的背极材料层局部应力过大导致背极产生裂纹等不良。通过在振膜上设置褶皱结构的同时设置位于背极和振膜之间的支撑柱，可以确保
等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
[0065]在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0066]需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供基底，于所述基底上形成第一牺牲层；对所述第一牺牲层进行图形化处理以形成对应振膜的第一凹槽；于所述第一牺牲层上形成振膜材料层，所述振膜材料层填充所述第一凹槽以形成振膜，振膜包括褶皱结构和位于褶皱结构外侧的支架；于所述振膜中形成泄气孔，所述泄气孔显露出所述第一牺牲层；采用保形沉积法形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述振膜及泄气孔，形成的所述第二牺牲层的上表面有对应所述振膜的褶皱结构的凹凸结构；对所述第二牺牲层进行研磨处理以使所述第二牺牲层的上表面相平齐；于所述第二牺牲层中刻蚀形成对应背极阻挡块的第二凹槽，对应背极阻挡块的第二凹槽的深度小于所述第二牺牲层的高度；于第二牺牲层的表面形成背极材料层，所述背极材料层覆盖所述第二牺牲层并填充所述第二凹槽；对所述背极材料层进行刻蚀以形成背极，所述背极中形成有若干个声孔，所述背极中显露出对应背极阻挡块的所述第二凹槽，所述若干个声孔显露出所述第二牺牲层；形成背板材料层，所述背板材料层覆盖所述背极材料层，并填充声孔和第二凹槽；去除对应位于所述声孔中的背板材料层，直至于所述声孔中显露出所述第二牺牲层，其中，填充于对应背极阻挡块的第二凹槽内的背板材料构成所述背极阻挡块，所述背极阻挡块穿过所述背极并向下延伸；于所述基底中形成贯穿所述基底的空腔；刻蚀所述第一牺牲层和第二牺牲层以释放出所述振膜和背极。2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，于所述基底中形成贯穿所述基底的空腔前还包括对所述基底进行减薄的步骤，之后于减薄的基底中形成所述空腔。3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材质均包括氧化硅，所述第二牺牲层的厚度大于第一牺牲层的厚度。4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述振膜和背极的材质包括多晶硅，所述泄气孔和支架均为多个，多个泄气孔位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕婷，
申请(专利权)人：瑶芯微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：