MEMS麦克风及其制造方法技术

本发明专利技术涉及MEMS麦克风及其制造方法。根据实施方案的MEMS麦克风包括：衬底，其在中央部分包括气腔；背板，其布置在衬底的上方并且包括声波穿过的多个贯通孔；以及振动膜，其布置在背板和衬底之间，形成压缩残余应力，具有朝向背板凸出弯曲的基本形式，并且配置为根据通过多个贯通孔传递的声压振动。过多个贯通孔传递的声压振动。过多个贯通孔传递的声压振动。

【技术实现步骤摘要】
MEMS麦克风及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年7月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0098132的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及MEMS麦克风及其制造方法。

技术介绍

[0004]通常，微机电系统(micro
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electromechanical systems，MEMS)麦克风包括振动膜和背板。当对振动膜施加声压时，振动膜上下运动，此时，振动膜与背板之间的电容变化转换为电压信号。
[0005]决定MEMS麦克风的灵敏度的重要因素包括振动膜的刚性、振动膜与背板之间的间距、偏置电压等等。为了提高灵敏度，研究了在工艺方面降低振动膜的残余应力或减小振动膜与背板之间的间距的技术，或者在结构方面减轻振动膜的残余应力的同时降低刚性的技术。
[0006]例如，通过降低振动膜的刚性，可以提高MEMS麦克风的灵敏度。然而，这些尝试已经达到了极限，并且由此而提高的灵敏度仅仅是微不足道的。此外，一些研究通过增加薄膜的数量来提高灵敏度，但存在工艺难度和成本增加的问题。另一方面，关于减小振动膜与背板之间的间隙的研究正在持续进行，但由于工艺难度大，因此难以确保产量和再现性。
[0007]公开于
技术介绍
部分中的上述信息仅仅用于增强对本专利技术的背景的理解，因此可以包含不构成本领域普通技术人员在本国已知的现有技术的信息。

技术实现思路
<br/>[0008]本专利技术提供一种具有提高的灵敏度的MEMS麦克风以及用于制造MEMS麦克风的方法。
[0009]根据本专利技术示例性实施方案的MEMS麦克风可以包括：衬底，其在中央部分具有气腔；背板，其布置在衬底的上方并且具有声波穿过的多个贯通孔；以及振动膜，其布置在背板和衬底之间，形成压缩残余应力，具有朝向背板凸出弯曲的基本形式，并且配置为根据通过所述多个贯通孔传递的声压振动。
[0010]所述背板可以包括布置于面对振动膜的表面的背板电极层，所述振动膜可以配置为导电的，使得根据背板电极层与振动膜之间的电容变化，声压信号转换为电信号。
[0011]所述振动膜可以包括褶皱部分和弯曲部分，所述褶皱部分布置在气腔的范围内，所述弯曲部分位于所述褶皱部分的径向内侧，与振动膜的位于褶皱部分的径向外侧的部分相比更靠近背板。
[0012]所述褶皱部分可以具有以所述气腔的中心为中心的具有预定尺寸的圆形或多边形形状。
[0013]背板与振动膜的弯曲部分之间的距离可以在所述弯曲部分的中心处最小，并且可以随着距离弯曲部分的中心越远而变得越大。
[0014]所述振动膜可以配置为通过振动膜的压缩残余应力而使弯曲部分朝向背板支撑。
[0015]通过在背板电极层和振动膜之间施加预设的弯曲电压，弯曲部分可以朝向背板电极层弯曲。
[0016]所述背板电极层可以布置有背板电极垫，所述振动膜可以布置有振动膜电极垫，以检测背板电极层和振动膜之间的电容。通过在背板电极垫和振动膜电极垫之间施加预设的弯曲电压，弯曲部分可以朝向背板弯曲。
[0017]背板电极垫可以布置有作为电极端子的第一金属层，振动膜电极垫可以布置有作为电极端子的第二金属层。
[0018]用于制造根据示例性实施方案的MEMS麦克风的方法包括：在衬底上沉积并图案化氧化物层；通过在图案化的氧化物层上进行振动膜材料的沉积、离子注入和退火而形成其中保留有压缩残余应力的振动膜；在振动膜上沉积牺牲层；通过在牺牲层上进行背板电极材料的沉积、离子注入和退火而形成背板电极层；在牺牲层上沉积背板支撑层以覆盖背板电极层；通过图案化背板支撑层和背板电极层，在背板中形成声波穿过的多个贯通孔；通过图案化背板支撑层和牺牲层，露出背板电极层的背板电极垫和振动膜的振动膜电极垫；在背板电极层的背板电极垫和振动膜的振动膜电极垫上沉积并图案化金属层；通过蚀刻衬底而在衬底内形成气腔；通过蚀刻气腔上方的牺牲层，使振动膜能够通过压缩残余应力向下下垂；通过在背板电极垫和振动膜电极垫之间施加预设的弯曲电压，使向下下垂的振动膜转换为朝向背板弯曲；在固定膜电极垫和振动膜电极垫之间施加设定的弯曲电压，以使下垂的振动膜朝向固定膜弯曲；当振动膜朝向背板弯曲时，解除预设的弯曲电压。
[0019]在沉积并图案化氧化物层中，可以通过图案化氧化物层形成褶皱图案。
[0020]形成振动膜，可以通过在形成有褶皱图案的氧化物层上形成振动膜来在振动膜中形成褶皱部分。
[0021]在解除弯曲电压后，可以通过振动膜的压缩残余应力朝向背板支撑弯曲部分。
[0022]根据示例性实施方案，振动膜的基本形式可以定位为更靠近背板，可以提高MEMS麦克风的灵敏度。
[0023]可以通过在制造过程中在背板电极端子和振动膜电极端子之间施加电压来制造这种MEMS麦克风，因此，可以通过与现有工艺相比不太复杂的工艺来制造具有高灵敏度的MEMS麦克风。
[0024]可以通过实施方案获得或预测的其他效果将在本专利技术的详细描述中明确地或暗示性地描述。即，将在以下详细描述中描述根据示例性实施方案预测的各种效果。
附图说明
[0025]图1是根据示例性实施方案的MEMS麦克风的示意图。
[0026]图2是示出了根据示例性实施方案的MEMS麦克风的示例性背板的俯视图。
[0027]图3A和图3B是根据示例性实施方案的MEMS麦克风的示例性振动膜的俯视图。
[0028]图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G、图4H、图4I、图4J和图4K构成示出了根据示例性实施方案的用于制造MEMS麦克风的方法的工艺流程图。
[0029]附图标记说明：
[0030]100：振动膜
[0031]110：褶皱部分
[0032]120：弯曲部分
[0033]140：金属层
[0034]150：振动膜电极垫
[0035]200：衬底
[0036]210：气腔
[0037]300：背板
[0038]310：背板支撑层
[0039]320：背板电极层
[0040]330：贯通孔
[0041]340：金属层
[0042]350：背板电极垫
[0043]410：氧化物层
[0044]420：牺牲层
[0045]115：褶皱图案
[0046]V0：弯曲电压。
具体实施方式
[0047]在下文中，将参考所附附图详细描述本说明书中公开的示例性实施方案。在本说明书中，相同或相似的组件将由相同或相似的附图标记表示，并且将省略对其的重复描述。
[0048]在描述本说明书的示例性实施方案时，当确定与本专利技术相关的公知技术的详细描述可能模糊本专利技术的主旨时，将省略对其的描述。提供所附附图仅仅是为了使本说明书中公开的示例性实施方案易于理解，而不应解释本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风，其包括：衬底，其在中央部分包括气腔；背板，其布置在衬底的上方并且包括声波穿过的多个贯通孔；以及振动膜，其布置在背板和衬底之间，形成压缩残余应力，具有朝向背板凸出弯曲的基本形式，并且配置为根据通过所述多个贯通孔传递的声压振动。2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中：所述背板包括布置于面对振动膜的表面的背板电极层，所述振动膜是导电的，根据背板电极层与振动膜之间的电容变化，声压信号转换为电信号。3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其中，所述振动膜包括：褶皱部分，其布置在所述气腔的范围内；以及弯曲部分，其位于所述褶皱部分的径向内侧，与振动膜的位于所述褶皱部分的径向外侧的部分相比更靠近背板。4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其中，所述褶皱部分具有以所述气腔的中心为中心的具有预定尺寸的圆形或多边形形状。5.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其中，背板与振动膜的弯曲部分之间的距离在所述弯曲部分的中心处最小，距离所述弯曲部分的中心越远，所述距离越大。6.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其中，所述振动膜配置为通过振动膜的压缩残余应力而使所述弯曲部分朝向背板支撑。7.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其中，通过在背板电极层和振动膜之间施加预设的弯曲电压，所述弯曲部分朝向背板电极层弯曲。8.根据权利要求7所述的MEMS麦克风，其中：所述背板电极层布置有背板电极垫，所述振动膜布置有振动膜电极垫，以检测背板电极层和振动膜之间的电容；通过在背板电极垫和振动膜电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞一善，梁尚爀，金东求，金炫秀，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：