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。该制备方法包括步骤：提供基底，形成第一牺牲层；形成光刻胶层，进行第一次曝光显影定义出第一凹槽；对残余的光刻胶层进行烘烤，以使光刻胶部分熔融，使得第一凹槽的侧壁坡度变缓；进行第二次曝光显影，形成第二凹槽；于第一牺牲层中形成第一凹槽和第二凹槽后，去除残余的光刻胶层；采用保形沉积工艺形成多晶硅层以形成振膜；刻蚀出第一泄气孔；形成第二牺牲层，进行光刻刻蚀，形成第三凹槽；形成背极材料层；形成背板材料层；刻蚀出第六凹槽、振膜引线槽和背极引线槽；形成金属引线；形成空腔；释放出振膜、背极和背板结构。本发明专利技术可以有效减小应力集中的问题，提升振膜的机械强度。提升振膜的机械强度。提升振膜的机械强度。

【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，麦克风行业也得到了飞速发展。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进声孔，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。与MEMS麦克风连接的ASIC芯片可以将此微弱的电容变化放大转换成电信号输出。
[0004]现有技术中的一种MEMS麦克风的局部结构示意图如图1所示，为了增大振膜31的振动幅度，在生长振膜31时在振膜31上生成如A区域所示的，由凹凸图形构成的褶皱结构，这种褶皱结构都是通过常规的光刻刻蚀工艺形成的，凹凸图形的侧壁都是垂直状，这使褶皱结构部分受到的应力比较集中，在长期的工作中，振膜可能因局部的应力集中而出现裂纹损坏等情况，导致振膜的机械可靠性变差，严重影响MEMS麦克风的性能。

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麦克风采用常规的光刻刻蚀工艺形成由凹凸图形构成的褶皱结构，凹凸图形的侧壁呈垂直状，使得褶皱结构部分受到的应力比较集中，导致振膜可能容易出现裂纹等损伤，严重影响MEMS麦克风的性能等问题。
[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：提供基底，所述基底包括相对的第一表面和第二表面，于所述基底的第一表面上形成第一牺牲层；
[0007]于所述第一牺牲层的表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行第一次曝光显影，以于所述光刻胶层中定义出对应振膜的褶皱结构的第一凹槽；
[0008]于110
‑
180℃的高温下对残余的光刻胶层进行烘烤，以使光刻胶部分熔融，使得第一凹槽的侧壁坡度变缓；
[0009]对残余的光刻胶层进行第二次曝光显影，以于所述光刻胶层中形成对应振膜支架的第二凹槽，第二凹槽位于第一凹槽的外侧；
[0010]依残余的光刻胶层对所述第一牺牲层进行刻蚀，以于第一牺牲层中形成对应振膜褶皱结构的第一凹槽和对应振膜支架的第二凹槽后，去除残余的光刻胶层，第二凹槽显露出所述基底；
[0011]采用保形沉积工艺于所述第一牺牲层表面形成多晶硅层以形成振膜，填充于所述第一凹槽中的多晶硅层构成振膜的褶皱结构，填充于所述第二凹槽中的多晶硅层构成振膜
支架；
[0012]于所述多晶硅层中刻蚀出显露出所述第一牺牲层的第一泄气孔；
[0013]形成覆盖所述多晶硅层的第二牺牲层，对所述第二牺牲层进行光刻刻蚀，以于第二牺牲层中形成对应背极阻挡块的第三凹槽；
[0014]于第二牺牲层表面形成背极材料层，于所述背极材料层中刻蚀出用于形成进声孔的第四凹槽和用于形成背极阻挡块的第五凹槽，第五凹槽和第三凹槽上下一一对应连通；
[0015]于所述背极材料层表面形成背板材料层，背板材料层填充第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，填充于第三凹槽和第五凹槽中的背板材料层构成背极阻挡块；
[0016]于所述背板材料层中刻蚀出贯穿进声孔的第六凹槽、显露出振膜的振膜引线槽和显露出背极的背极引线槽，第六凹槽和第四凹槽上下一一对应连通；
[0017]于各引线槽中形成金属引线，以分别将振膜和背极电性引出；
[0018]自所述基底的第二表面形成贯穿所述基底的空腔，所述空腔对应位于振膜的褶皱结构的下方；
[0019]对第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀，以释放出振膜、背极和背板结构。
[0020]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：本专利技术在通过光刻刻蚀于光刻胶层中形成褶皱结构的图形后，再追加对光刻胶层进行高温烘烤的步骤，以使部分光刻胶熔融，使得褶皱结构的凹槽具有平缓坡面，因而后续转移至振膜中的褶皱结构同样具有平缓坡面，可在确保MEMS麦克风性能的同时，有效减小应力集中的问题，可以显著提高振膜的机械强度，提升MEMS麦克风的可靠性。
附图说明
[0021]图1显示为现有技术中的MEMS麦克风的局部结构示意图。
[0022]图2
‑
18显示为依本专利技术提供的MEMS麦克风的制备方法在制备MEMS麦克风的各步骤中所呈现出的例示性截面结构示意图。
具体实施方式
[0023]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0024]为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”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。
[0025]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。
[0026]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，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。
[0027]请参阅图2至图18。
[0028]如图2
‑
18所示，本专利技术提供一种MEMS麦克风的制备方法，包括步骤：
[0029]提供基底11，所述基底11包括相对的第一表面和第二表面，于所述基底11的第一表面上形成第一牺牲层12；所述基底11优选但不限于硅晶圆基底，所述第一牺牲层12优选但不仅限于氧化硅层，形成所述第一牺牲层12的方法可以为热氧化法或化学气相沉积法，形成的第一牺牲层12的厚度例如为1000nm
‑
2000nm；
[0030]于所述第一牺牲层12的表面形成光刻胶层13，得到的结构如图2所示，然后对所述光刻胶层1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，所述基底包括相对的第一表面和第二表面，于所述基底的第一表面上形成第一牺牲层；于所述第一牺牲层的表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行第一次曝光显影，以于所述光刻胶层中定义出对应振膜的褶皱结构的第一凹槽；于110
‑
180℃的高温下对残余的光刻胶层进行烘烤，以使光刻胶部分熔融，使得第一凹槽的侧壁坡度变缓；对残余的光刻胶层进行第二次曝光显影，以于所述光刻胶层中形成对应振膜支架的第二凹槽，第二凹槽位于第一凹槽的外侧；依残余的光刻胶层对所述第一牺牲层进行刻蚀，以于第一牺牲层中形成对应振膜褶皱结构的第一凹槽和对应振膜支架的第二凹槽后，去除残余的光刻胶层，第二凹槽显露出所述基底；采用保形沉积工艺于所述第一牺牲层表面形成多晶硅层以形成振膜，填充于所述第一凹槽中的多晶硅层构成振膜的褶皱结构，填充于所述第二凹槽中的多晶硅层构成振膜支架；于所述多晶硅层中刻蚀出显露出所述第一牺牲层的第一泄气孔；形成覆盖所述多晶硅层的第二牺牲层，对所述第二牺牲层进行光刻刻蚀，以于第二牺牲层中形成对应背极阻挡块的第三凹槽；于第二牺牲层表面形成背极材料层，于所述背极材料层中刻蚀出用于形成进声孔的第四凹槽和用于形成背极阻挡块的第五凹槽，第五凹槽和第三凹槽上下一一对应连通；于所述背极材料层表面形成背板材料层，背板材料层填充第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，填充于第三凹槽和第五凹槽中的背板材料层构成背极阻挡块；于所述背板材料层中刻蚀出贯穿进声孔的第六凹槽、显露出振膜的振膜引线槽和显露出背极的背极引线槽，第六凹槽和第四凹槽上下一一对应连通；于各引线槽中形成金属引线，以分别将振膜和背极电性引出；自所述基底的第二表面形成贯穿所述基底的...

【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：