專利名稱：微機電麥克風及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種電容式微機電麥克風及其制造方法。
背景技術(shù)：
微機電技術(shù)(MEMQ是一種采用半導體工藝制造微型機電器件的技術(shù)。與傳統(tǒng)機電器件相比，MEMS器件在耐高溫、小體積、低功耗方面具有十分明顯的優(yōu)勢。例如采用微機電技術(shù)制造的麥克風，由于體積微小、感應(yīng)靈敏，因此易于制作至集成電路中，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備。麥克風是一種將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的換能器。根據(jù)工作原理的不同分為壓電式、壓阻式以及電容式三類。其中電容式微型麥克風因具有較高的靈敏度、較低的噪聲、失真以及功耗等優(yōu)點，而成為微機電麥克風發(fā)展的主流。微機電麥克風在制造時必須經(jīng)過刻蝕步驟，以形成電容式麥克風所具備的振膜、 電極板以及兩者之間的氣隙空腔。如申請?zhí)枮?00710044322. 6的中國專利，公開了一種微機電麥克風及其制作方法。圖1為上述微機電麥克風的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為上述微機電麥克風的立體示意圖，結(jié)合圖1以及圖2所示，現(xiàn)有的一種微機電麥克風包括位于半導體基片10表面，且?guī)в袑饪椎碾姌O板11 ；位于電極板11下方的振膜12，所述振膜12與電極板11之間形成有氣隙空腔13 ；位于半導體基片10另一表面(即背面)且相對于所述振膜12的背腔14，所述背腔14與氣隙空腔13使得振膜12懸置。現(xiàn)有的微機電麥克風工作原理是由于背腔14為開放式的，且氣隙空腔13內(nèi)的空氣可以通過電極板11上的導氣孔自由進出，因此懸置于背腔14與氣隙空腔13之間的振膜 12能夠感應(yīng)外界聲波發(fā)生自由振動；上述自由振動現(xiàn)象使得振膜12與電極板11的間距規(guī)律性變化，進而導致振膜12、電極板11及兩者之間的空氣所構(gòu)成的電容大小也隨之變化； 將上述電容變化以電信號的形式輸出，即完成將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程?，F(xiàn)有的微機電麥克風存在如下問題由于形成背腔14需要對半導體基片的背面進行蝕刻，因此所述微機電麥克風貫穿整個半導體基片，必然占用大量的半導體基片空間； 另一方面，由于半導體基片的厚度限制，上述背腔14的開口尺寸難以縮小，引起器件按比例微縮(device scaling-down)的困難，進一步導致微機電麥克風難以集成至半導體芯片中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種微機電麥克風，僅形成于半導體基片的一側(cè)表面， 且與CMOS工藝相兼容，易于集成于半導體芯片中。本發(fā)明提供的一種微機電麥克風，包括形成于半導體基片一側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜；位于振膜底部，且具有導氣孔的電極板；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；位于振膜以及電極板之間的氣隙空腔以及位于電極板底部半導體基片內(nèi)的背腔；所述氣隙空腔與背腔通過電極板的導氣孔連通；還包括形成于所述半導體基片同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔；所述背腔與第二空腔通過形成于半導體基片內(nèi)的導氣槽連通。為制造上述微機電麥克風，本發(fā)明提供了一種制造方法，包括提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成第一凹槽、第二凹槽以及連接槽，所述第一凹槽與第二凹槽通過連接槽連通；填充所述第一凹槽形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層的表面形成具有導氣孔的電極板，所述電極板橫跨第一凹槽并延伸至半導體襯底的表面，導氣孔的底部露出第一犧牲層；在所述電極板表面形成第二犧牲層，且第一犧牲層與第二犧牲層相連接；在所述第二犧牲層的表面形成振膜；形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層。其中，所述形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層，具體包括如下步驟在所述第一犧牲層、第二犧牲層、振膜以及半導體襯底的表面形成隔離層；刻蝕所述隔離層形成通孔，所述通孔底部露出第一犧牲層；通過所述通孔去除第一犧牲層以及第二犧牲層；在所述隔離層的表面形成覆蓋層，且所述覆蓋層封閉通孔，所述覆蓋層與隔離層構(gòu)成固定振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；依次刻蝕覆蓋層、隔離層形成第三凹槽，所述第三凹槽露出振膜。本發(fā)明還提供了一種微機電麥克風，其特征在于，包括形成于半導體基片一側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，具有導氣孔的電極板；位于電極板底部，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；位于振膜以及電極板之間的氣隙空腔，所述氣隙空腔通過電極板的導氣孔與外界連通；位于振膜底部半導體基片內(nèi)的背腔；還包括形成于所述半導體基片同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔；所述背腔與第二空腔通過形成于半導體基片內(nèi)的導氣槽連通。為制造上述微機電麥克風，本發(fā)明還提供了另一種制造方法，包括提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成第一凹槽、第二凹槽以及連接槽，所述第一凹槽與第二凹槽通過連接槽連通；填充所述第一凹槽，形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層的表面形成振膜，所述振膜橫跨第一凹槽并延伸至半導體襯底的表面；在所述振膜的表面形成第二犧牲層，且第一犧牲層與第二犧牲層被振膜所間隔；在所述第二犧牲層的表面形成具有導氣孔的電極板，導氣孔的底部露出第二犧牲層；形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層。其中，所述形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層，具體包括如下步驟
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在除電極板之外的第一犧牲層、第二犧牲層以及半導體襯底表面形成隔離層；刻蝕所述隔離層形成通孔，所述通孔底部露出第一犧牲層；通過所述通孔以及電極板的導氣孔分別去除第一犧牲層、第二犧牲層；在所述隔離層的表面形成覆蓋層，且所述覆蓋層封閉通孔，所述覆蓋層與隔離層構(gòu)成固定振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的微機電麥克風，將背腔設(shè)置于半導體基片內(nèi)，并采用導氣槽將背腔與開放式的第二空腔連通，使得所述微機電麥克風形成于半導體基片一側(cè)表面，制造方法與CMOS工藝相兼容，易于器件微縮并集成至半導體芯片中。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。附圖中與現(xiàn)有技術(shù)相同的部件使用了相同的附圖標記。附圖并未按比例繪制，重點在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中為清楚起見，放大了層和區(qū)域的尺寸。圖1為現(xiàn)有的一種微機電麥克風的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所述微機電麥克風的立體示意圖；圖3為本發(fā)明第一實施例微機電麥克風的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明第一實施例微機電麥克風制造方法流程示意圖；圖5至圖14是本發(fā)明第一實施例制造工藝的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖fe至14a圖是本發(fā)明第一實施例制造工藝的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明第二實施例微機電麥克風的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明第二實施例微機電麥克風制造方法流程示意圖；圖17至圖M是本發(fā)明第二實施例制造工藝的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖17a至Ma圖是本發(fā)明第二實施例制造工藝的俯視結(jié)構(gòu)示意具體實施例方式現(xiàn)有的微機電麥克風在制作時，需要對半導體基片背面進行刻蝕，以形成背腔，用于平衡振膜兩側(cè)的氣壓，使得振膜能夠感應(yīng)外部聲波而自由振動。上述微機電麥克風貫穿整個半導體基片造成器件占用面積較大，且尺寸難以微縮。本發(fā)明所述的微機電麥克風則將背腔設(shè)置于半導體基片內(nèi)，并采用導氣槽將背腔與外界大氣連通，使得所述微機電麥克風僅形成于半導體基片的一側(cè)表面以解決上述問題。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述微機電麥克風及其制造方法做進一步介紹。第一實施例具體的，本發(fā)明提供了一種微機電麥克風，其剖面結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括形成于半導體基片10 —側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜22 ；位于振膜底部，且具有導氣孔的電極板21 ；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；位于振膜22以及電極板21之間的氣隙空腔23 ；位于電極板21底部半導體基片10內(nèi)的背腔M ；所述氣隙空腔23與背腔M通過電極板21的導氣孔連通；還包括形成于所述半導體基片10同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔25 (圖示中所述第二空腔25上還覆有帶連接孔的蓋板，可以防止灰塵進入微機電麥克風；相對于微機電麥克風的尺寸，上述帶連接孔的蓋板不會影響第二空腔25的開放性)；所述背腔M與第二空腔25通過形成于半導體基片10內(nèi)的導氣槽沈連通。在上述微機電麥克風中，所述背腔M并非開放式的，而是通過導氣槽沈連通至第二空腔25。當外界聲波直接傳輸至暴露于外界環(huán)境中的振膜22時，振膜22感應(yīng)所述聲波產(chǎn)生的壓力而發(fā)生振動。如果振膜22向下彎曲時，氣隙空腔23內(nèi)的空氣依次經(jīng)由電極板 21的導氣孔、背腔M、導氣槽沈，最終從第二空腔25排出；如果振膜22向上彎曲時，外界的空氣則沿反向路徑進入氣隙空腔23，使得振膜22兩側(cè)的氣壓保持平衡；由上述原理可知， 導氣槽26以及第二空腔25起到了連通背腔M，形成空氣進出路徑的作用。由于第二空腔25以及導氣槽沈均形成于半導體基片10同側(cè)表面，因此本發(fā)明所述的微機電麥克風并不需要對半導體基片10的背面進行刻蝕，從而在制造工藝中，為尺寸微縮創(chuàng)造了良好條件。此外，所述第二空腔25應(yīng)當遠離于背腔24，以避免在麥克風受話時，第二空腔25 接收到聲波，導致振膜22振動不暢，進而影響通話質(zhì)量。為制造上述微機電麥克風，本實施例提供了一種微機電麥克風的制造方法，圖4 為所述制造方法的流程示意圖，基本步驟包括S101、提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成第一凹槽、第二凹槽以及連接槽，所述第一凹槽與第二凹槽通過連接槽連通；其中，所述半導體襯底為半導體基片的一部分，可以是單晶硅襯底或者絕緣體上硅，進一步的，可以形成有金屬互連結(jié)構(gòu)或其他半導體器件。本發(fā)明所述微機電麥克風可以基于已完成CMOS工藝的半導體芯片而制作，實現(xiàn)微機電麥克風與半導體芯片的集成。S102、填充所述第一凹槽，形成第一犧牲層；其中，填充所述第一凹槽后還應(yīng)當包括平整化的步驟，使得第一犧牲層表面與半導體襯底的表面平齊；作為可選的方案，所述第一犧牲層還可以形成于連接槽以及第二凹槽內(nèi)，以便于在后續(xù)工藝中同時形成所需的背腔、導氣槽以及第二空腔。S103、在所述第一犧牲層的表面形成具有導氣孔的電極板，所述電極板橫跨第一凹槽并延伸至半導體襯底表面；其中，可以先在第一犧牲層以及半導體襯底表面沉積電極板材質(zhì)，并通過刻蝕的工藝形成所述具有導氣孔的電極板。所述電極板可以橫跨于第一凹槽，且導氣孔的底部露出第一犧牲層，而延伸至半導體襯底表面的部分可以用于制作金屬互連，連接至外部電極， 并起到支撐作用。S104、在所述電極板的表面形成第二犧牲層，且第一犧牲層與第二犧牲層相連接；其中，所述第二犧牲層的材質(zhì)可以與第一犧牲層相同，可以僅形成于電極板表面并通過導氣孔與第一犧牲層連接，也可以直接形成于部分第一犧牲層的表面并覆蓋整個電極板。S105、在所述第二犧牲層的表面形成振膜；其中，所述振膜的材質(zhì)可以與電極板相同。需要另行指出的是，振膜與電極板構(gòu)成微機電麥克風中電容的兩個電極，兩者之間不應(yīng)當接觸，因此在步驟S104中，如果第二犧牲層僅形成于電極板表面時，所述振膜也只能形成于第二犧牲層的頂部表面，以避免從第二犧牲層的側(cè)表面延伸至電極板處。S106、形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層。其中，在完成振膜的制作后為了形成所需的微機電麥克風，還應(yīng)當包括形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層，以形成相應(yīng)的背腔或氣隙空腔，然后暴露出振膜， 并將振膜以及電極板連接至外部電極等步驟。需要特別指出的是，如果步驟S102中第一犧牲層還形成于連接槽以及第二凹槽內(nèi)，可以使得隔離層覆蓋連接槽以及第二凹槽，當去除第一犧牲層后，便能夠同時形成相應(yīng)的導氣槽以及第二空腔。如果步驟S102中第一犧牲層僅形成于第一凹槽內(nèi)，則需要另行制作導氣槽以及第二空腔。例如可以在完成底部電極、振膜以及氣隙空腔、背腔后，在連接槽內(nèi)填充犧牲介質(zhì)，并覆蓋相應(yīng)的隔離結(jié)構(gòu)，再去除犧牲介質(zhì)形成所需的導氣槽，而開放的第二凹槽則可以直接作為第二空腔。以下提供一個完整的半導體制造工藝，實施上述制造方法。圖5至圖14是所述微機電麥克風制造工藝的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，而圖fe至Ha圖是上述制造工藝的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖5為圖fe所示A-A’剖線的剖面示意圖，后續(xù)附圖一一對應(yīng)，不再贅述。如圖5以及圖fe所示，首先提供半導體襯底100，所述半導體襯底100可以為硅襯底或絕緣體上硅，可以形成有金屬互連或其他半導體器件(圖中未示出)，以便于本發(fā)明所述微機電麥克風與采用CMOS工藝的半導體芯片相集成。在半導體襯底100上形成第一凹槽101、第二凹槽102以及將兩者連通的連接槽103。所述第一凹槽101對應(yīng)后續(xù)形成的微機電麥克風的背腔、第二凹槽102對應(yīng)第二空腔，連接槽103則對應(yīng)導氣槽，因此所述第一凹槽101、第二凹槽102以及連接槽103的槽形以及尺寸決定了所述背腔、第二空腔以及導氣槽的形狀以及大小，應(yīng)當根據(jù)需要進行選擇，本實施例中所述第一凹槽101的槽深范圍為0. 5 μ m 50 μ m。根據(jù)前述器件原理，所述第二空腔應(yīng)當遠離于背腔，因此所述第一凹槽101與第二凹槽102也應(yīng)當互相遠離。為便于制造，本實施例中所述第一凹槽101、第二凹槽102以及連接槽103均為方形槽，可以采用等離子刻蝕工藝形成，具體包括在半導體襯底100的表面形成光刻膠；定義第一凹槽101、 第二凹槽102以及連接槽103的位置，圖案化所述光刻膠；然后以所述光刻膠為掩膜采用等離子刻蝕工藝刻蝕半導體襯底100至所需深度。如圖6以及圖6a所示，在第一凹槽101、第二凹槽102以及連接槽103內(nèi)填充犧牲介質(zhì)，形成第一犧牲層201 ；并進行平整化，使得所述第一犧牲層201的表面與半導體襯底 100表面平齊。所述第一犧牲層201在后續(xù)工藝中將會被去除，故應(yīng)當選取易于被去除且與半導體襯底或微機電麥克風其他部分不同的材料，即所述第一犧牲層201優(yōu)選與半導體襯底、 振膜或者電極板具有較大刻蝕比的材料，這樣在后續(xù)工藝中可以不損壞其他不想被去除的物質(zhì)。比如，所述第一犧牲層201可以為易于被濕法刻蝕的金屬或其氧化物，可以通過電鍍的方式沉積于上述凹槽以及連接槽內(nèi)，再或者所述第一犧牲層201還可以為易于被氣化去除的物質(zhì)，例如非晶碳，可以通過化學氣相沉積工藝填充于上述凹槽以及連接槽內(nèi)。本實施例中，采用非晶碳為犧牲介質(zhì)，其好處在于化學氣相沉積工藝與常規(guī)CMOS工藝相兼容，且形成的非晶碳較為致密，可以再較低的加熱溫度下(不超過500°C )被氧化成二氧化碳氣體，因此十分容易不留殘余地氣化去除，而不會對器件的其余部分造成影響。所述化學氣相沉積工藝非晶碳的工藝參數(shù)包括溫度范圍為350°C 500°C，通入C3H6以及He混合氣體。 所述平整化則可以采用化學機械拋光，從而去除溢出第一凹槽101、第二凹槽102以及連接槽103外的犧牲介質(zhì)，使得第一犧牲層201與半導體襯底100的表面平齊。如圖7以及圖7a所示，在所述第一犧牲層201的表面形成具有導氣孔的電極板 21，且所述電極板21橫跨第一凹槽101并延伸至半導體襯底100表面?？梢韵仍诘谝粻奚鼘?01以及半導體襯底100的表面沉積電極板材質(zhì)，然后采用等離子刻蝕在選定位置形成所需形狀以及尺寸的電極板21。具體的，所述電極板21的材質(zhì)應(yīng)當與第一犧牲層201區(qū)分開來，可以采用鋁、鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬等金屬材質(zhì)。所述電極板21可以橫跨于第一凹槽101，且導氣孔底部露出第一凹槽101內(nèi)的第一犧牲層201。本實施例中，電極板21的材質(zhì)選用Cu，先采用物理氣相沉積工藝PVD沉積于第一犧牲層201以及半導體襯底100表面，厚度范圍為0. 1 μ m 4 μ m，然后采用等離子刻蝕形成電極板21以及電極板21上的導氣孔。在上述等離子刻蝕過程中，未被刻蝕的金屬Cu 受到掩膜保護，因此形成的電極板厚度應(yīng)當?shù)扔诮饘貱u沉積的厚度。所述電極板21為長方形，具有長邊以及短邊。其中，所述電極板21沿長邊方向橫跨第一凹槽101，兩端則分別與半導體襯底100接觸，以便于后續(xù)工藝進行金屬互連連接至外部電極，并起到支撐作用； 所述電極板21沿短邊方向暴露出兩側(cè)的第一凹槽101內(nèi)的第一犧牲層201，以便于后續(xù)工藝去除第一犧牲層201。當然，所述電極板21也可以全部覆蓋第一凹槽101，但在后續(xù)去除第一犧牲層201 時，則需要通過連接槽103或另行刻蝕電極板21形成的開口去除第一犧牲層201。如圖8以及圖8a所示，在電極板21的表面形成第二犧牲層202，且第一犧牲層201 與第二犧牲層201連接。通常為了簡化工藝，所述第二犧牲層202的材質(zhì)選擇以及形成工藝與第一犧牲層 201相同。由于電極板21上具有導氣孔，所述第二犧牲層202可以僅形成于電極板21表面，而通過導氣孔與第一犧牲層201連接，也可以形成于部分第一犧牲層201的表面，且直接覆蓋所述電極板21。本實施例中，所述電極板21沿短邊方向暴露出了兩側(cè)的第一凹槽 101內(nèi)的第一犧牲層201，因此所述第二犧牲層202可以沿電極板21的短邊方向覆蓋電極板21，并與其兩側(cè)暴露出的第一犧牲層201連接，同時沿電極板21的長邊方向延伸至半導體襯底100的表面。所述第二犧牲層202的形狀以及厚度將決定微機電麥克風的氣隙空腔的尺寸，因此也應(yīng)當根據(jù)需要進行選擇，本實施例中所述第二犧牲層202的形狀為方形，厚度范圍為0. 2μπι 20μπι。如圖9以及圖9a所示，在第二犧牲層202的表面形成振膜22，所述振膜的材質(zhì)可以為金屬包括鋁、鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬；或者導電非金屬包括多晶硅，非晶硅，鍺化硅；或者金屬與絕緣層組合以及導電非金屬與絕緣層組合，所述絕緣層包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳硅化合物以及氧化鋁。為簡化工藝，本實施例中，所述振膜22的材質(zhì)以及形成工藝選擇與電極板21相同。可以先在圖8所示半導體結(jié)構(gòu)的表面沉積一定厚度的金屬Cu，然后采用等離子刻蝕所述金屬Cu，獲得所需尺寸以及形狀的振膜22。通常為靈敏地感應(yīng)聲波所產(chǎn)生的壓力，所述振膜22的厚度可以相對電極板21更薄，本實施例中， 所述振膜22的厚度范圍為0. 05 μ m 4 μ m。
根據(jù)前述步驟S105所述原理，振膜22不應(yīng)當與電極板21接觸，在本實施例中，所述第二犧牲層202已覆蓋電極板21，因此振膜22可以形成于整個第二犧牲層202的外表面。但在其他實施例中，假設(shè)第二犧牲層202并未覆蓋電極板21，形成所述振膜22時需要避免與電極板21接觸，進一步的，可以使得振膜22僅形成于第二犧牲層202的頂部表面。需要另行指出的是，本實施例中，第二犧牲層202以及第一犧牲層201的材質(zhì)為非晶碳，因此當所述振膜22與電極板21選用金屬材料，并采用物理氣相沉積工藝形成時，沉積的溫度不宜超過600°C，以避免對非晶碳材質(zhì)的第一犧牲層201以及第二犧牲層202造成損傷。如圖10以及圖IOa所示，在第一犧牲層201、第二犧牲層202、振膜22以及半導體襯底100的表面形成隔離層104。所述隔離層104應(yīng)當具有絕緣保護的作用，在本實施例中，由于振膜22已形成于第二犧牲層202的外表面，故至少需要在第一犧牲層201以及振膜22表面形成隔離層104， 所述隔離層104還覆蓋連接槽103、第二凹槽102以及半導體襯底100表面。所述隔離層 104的材質(zhì)可以為常規(guī)的絕緣介質(zhì)，例如氧化硅、氮化硅等，采用化學氣相沉積工藝形成。如圖11以及圖Ila所示，在隔離層104上形成若干露出第一犧牲層201的通孔 300，所述通孔300采用等離子刻蝕形成。所述通孔300用于后續(xù)工藝中通入氣體或者液體， 以去除第一犧牲層201以及第二犧牲層202。通孔300的具體數(shù)量以及位置需根據(jù)第一犧牲層201的分布情況設(shè)置。本實施例中，所述第一犧牲層201不僅僅形成于第一凹槽101內(nèi)，還形成于連接槽 103以及第二凹槽102內(nèi)。由于第一凹槽101與第二凹槽102的相距較遠，為了較快地去處第一犧牲層201，所述隔離層104上的通孔300除了形成于第一凹槽101處，還可以形成于連接槽103以及第二凹槽102處。需要指出的是，在第一凹槽101處進行通孔300制作時， 需避開振膜21，以避免穿透振膜21而破壞其結(jié)構(gòu)。通孔300的深徑比不宜過小，否則在后續(xù)工藝中難以封閉；也不宜過大，否則會影響去除犧牲介質(zhì)的效果。應(yīng)當根據(jù)犧牲介質(zhì)的化學性質(zhì)以及去除犧牲介質(zhì)所采用的工藝進行選擇。本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當可以根據(jù)上述原則自行調(diào)整，并經(jīng)過有限次試驗獲得較佳范圍。如圖12以及1 所示，通過通孔300向隔離層104內(nèi)通入一定的去除材料，將第一犧牲層201以及第二犧牲層202去除。本實施例中，由于第一犧牲層201以及第二犧牲層202的材質(zhì)為化學氣相沉積工藝所形成的較為致密的非晶碳，因此所述去除材料可以為氧氣。具體的，可以采用類似于灰化的工藝，在O2等離子體腔體內(nèi)，將所述非晶碳材質(zhì)的第一犧牲層201以及第二犧牲層202 氧化成CO2或CO氣態(tài)氧化物。采用的加熱溫度一般為100°C 350°C，在此溫度下，按照前述化學氣相沉積工藝所形成的非晶碳并不會發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)甚至燃燒，而是較為緩慢溫和地被氧化成二氧化碳或一氧化碳氣體，并通過通孔300排出，較為徹底地去除，而器件的其余部分不會受到影響。當上述第一犧牲層201以及第二犧牲層202去除后，所述電極板21底部的第一凹槽101便構(gòu)成了背腔M ；所述電極板21與振膜22之間的第二犧牲層 202所在空間便構(gòu)成了氣隙空腔23 ；同時，所述連接槽103以及第二凹槽102則分別構(gòu)成導氣槽26以及第二空腔25。如圖13以及圖13a所示，在所述隔離層104的表面形成覆蓋層105，所述覆蓋層
1105可以通過化學氣相沉積工藝等形成，在化學氣相沉積工藝中，所述覆蓋層105能夠較容易地封閉通孔300，而不滲入隔離層104內(nèi)的空腔中。本實施例中為簡化工藝，所述覆蓋層 105的材質(zhì)選擇與隔離層104相同。如圖14以及圖1 所示，依次刻蝕覆蓋層105、隔離層104形成第三凹槽106，所述第三凹槽106露出振膜22。所述振膜22被前述步驟所形成的隔離層104以及覆蓋層105所覆蓋，而振膜22 作為感應(yīng)聲波所產(chǎn)生壓力的部件，需要暴露于外界環(huán)境中。因此可以在相應(yīng)位置進行等離子刻蝕，以振膜22自身作為刻蝕阻擋層，形成第三凹槽106，底部露出振膜22。本實施例中，由于隔離層104覆蓋第二凹槽102，在隔離層104表面形成覆蓋層 105后，由原第二凹槽102所構(gòu)成的第二空腔25將被封閉，而根據(jù)前述器件原理，所述第二空腔25應(yīng)當為開放式的，因此在本步驟的刻蝕工藝中，還可以一并去除覆蓋于第二空腔25 上的隔離層104以及覆蓋層105，暴露出第二空腔25，或者在第二空腔25上的隔離層104 以及覆蓋層105刻蝕形成大量尺寸較大的連接孔，在保持第二空腔25開放性的同時，還可以防止灰塵進入微機電麥克風。作為另一種可選方案，在隔離層104上形成通孔300的步驟中，還可以在第二凹槽102處形成足夠多的通孔300，并且在去除第一犧牲層201后，在所述第二凹槽102以外的部分隔離層104表面形成所述覆蓋層105，這樣第二凹槽102便能夠通過所述隔離層104上的通孔300與外界連通，也等效于構(gòu)成開放式結(jié)構(gòu)，作為第二空腔 25。經(jīng)過上述工藝，最終形成圖3所示的微機電麥克風。其中隔離層104以及覆蓋層 105構(gòu)成了固定并保護電極板21以及振膜22的隔離結(jié)構(gòu)，由于所述微機電麥克風基于半導體襯底制作，可以在半導體襯底或隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)制作金屬互連，將電極板21以及振膜22連接至外部電極。作為公知常識，本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當容易根據(jù)現(xiàn)有的金屬互連工藝，實現(xiàn)上述連接，本發(fā)明不再贅述。第二實施例在微機電麥克風中，振膜是非常靈敏的聲波感應(yīng)部件，極為脆弱，因此本發(fā)明還提供了一種微機電麥克風，其剖面結(jié)構(gòu)示意圖如圖15所示，包括形成于半導體基片10 —側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，具有導氣孔的電極板21’，位于電極板21’底部，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜22’；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；位于振膜以及電極板之間的氣隙空腔23’;位于振膜底部半導體基片內(nèi)的背腔對’；還包括形成于所述半導體基片10同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔25’ (與第一實施例相同，圖示中所述第二空腔25’上還覆有帶連接孔的蓋板，可以防止灰塵進入微機電麥克風)；所述背腔24’與第二空腔25’通過形成于半導體基片10內(nèi)的導氣槽26’連通。本實施例所述的微機電麥克風與第一實施例中的微機電麥克風區(qū)別在于將電極板21’與振膜22’的位置進行調(diào)換，使得振膜22’位于電極板21’的下方，受到電極板21’ 的保護，而不是直接暴露在外界環(huán)境中，氣隙空腔23’以及背腔24’分別位于振膜22’的兩側(cè)，且被振膜22，間隔。當外界的聲波傳輸至微機電麥克風時，首先要經(jīng)過電極板21’進入氣隙空腔，然后再傳輸至振膜上。此時，電極板21’上的導氣孔除了使得氣隙空腔23’內(nèi)的空氣與外界流通，還起到聲波的傳輸孔的作用。進一步的，所述振膜22’感應(yīng)聲波產(chǎn)生的壓力而發(fā)生振動。當振膜22’向下彎曲時，外界的空氣經(jīng)由電極板21’的導氣孔進入氣隙空腔23’，而背腔對’內(nèi)的空氣則經(jīng)由導氣槽沈’以及第二空腔25’排出，使得振膜22’兩側(cè)的氣壓保持平衡；反之，如果振膜22’向上彎曲時，氣隙空腔23’內(nèi)的空氣經(jīng)由電極板21’上的導氣孔排出，而外界的空氣則經(jīng)由第二空腔25’、導氣槽沈’進入背腔M’。因此，本實施例所述的微機電麥克風，氣隙空腔23’與背腔24’是不連通的，且分別通過電極板21’的導氣孔以及第二空腔25’、導氣槽26’與外界進行空氣的流通。在本實施例中，第二空腔25’與導氣槽沈’也形成于半導體基片10同側(cè)表面，因此所述微機電麥克風也不需要對半導體基片10的背面進行刻蝕，從而在制造工藝中，為尺寸微縮創(chuàng)造了良好條件。此外，第二空腔25依然需要遠離于背腔24，以避免在麥克風受話時，第二空腔25 接收到聲波，導致振膜22’振動不暢，進而影響通話質(zhì)量。為制造上述微機電麥克風，本實施例提供了一種微機電麥克風的制造方法，圖16 為所述制造方法的流程示意圖，基本步驟包括S201、提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成第一凹槽、第二凹槽以及連接槽，所述第一凹槽與第二凹槽通過連接槽連通；S202、填充所述第一凹槽，形成第一犧牲層；以上兩步驟可以與前述實施例制造方法的步驟SlOl以及步驟S102相同。所述半導體襯底可以是單晶硅襯底或者絕緣體上硅，可以形成有金屬互連結(jié)構(gòu)或其他半導體器件；第一犧牲層同樣可以形成于連接槽以及第二凹槽內(nèi)等。S203、在所述第一犧牲層的表面形成振膜，所述振膜橫跨第一凹槽并延伸至半導體襯底表面；其中，可以先在第一犧牲層以及半導體襯底表面沉積振膜材質(zhì)，并通過刻蝕的工藝形成所述振膜。所述振膜可以橫跨或覆蓋第一凹槽，而延伸至半導體襯底表面的部分可以用于制作金屬互連，連接至外部電極，并起到支撐作用。S204、在所述振膜的表面形成第二犧牲層，且第一犧牲層與第二犧牲層被振膜所間隔；其中，所述第二犧牲層的材質(zhì)可以與第一犧牲層相同，但由于第一犧牲層與第二犧牲層用于后續(xù)工藝中制作背腔以及氣隙空腔，兩者之間不能連接，因此所述第二犧牲層應(yīng)當僅形成于振膜的表面。S205、在所述第二犧牲層的表面形成具有導氣孔的電極板，導氣孔的底部露出第二犧牲層；其中，所述電極板的材質(zhì)可以與振膜相同，但作為微機電麥克風中電容的兩個電極，兩者之間不應(yīng)當接觸。而本實施例中，所述第二犧牲層僅形成于振膜的表面，因此所述電極板也只能形成于第二犧牲層的頂部表面，以避免從第二犧牲層的側(cè)表面延伸至振膜處。S206、形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層。其中，在完成振膜的制作后為了形成所需的微機電麥克風，還應(yīng)當包括形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層，以形成相應(yīng)的背腔或氣隙空腔，并將振膜以及電極板連接至外部電極等步驟。但與第一實施例不同，由于所述第一犧牲層與第二犧牲層是不連接的，形成的背腔與氣隙空腔是相互隔絕的，且需要將電極板暴露于外界環(huán)境中，因此所述隔離結(jié)構(gòu)并不覆蓋于電極板的表面，可以在隔離結(jié)構(gòu)中制作通孔，而通過所述通孔以及電極板的導氣孔分別去除第一犧牲層以及第二犧牲層。與第一實施例相同，如果步驟S202中第一犧牲層還形成于連接槽以及第二凹槽內(nèi)，可以使得所述隔離層覆蓋連接槽以及第二凹槽，當去除第一犧牲層后，便能夠同時形成相應(yīng)的導氣槽以及第二空腔；如果步驟S102中第一犧牲層僅形成于第一凹槽內(nèi)，則需要另行制作導氣槽以及第二空腔。以下提供一個完整的半導體制造工藝，實施上述制造方法。由于本實施例中，所述在半導體襯底上制作第一凹槽、連接槽以及第二凹槽，并形成第一犧牲層的步驟與第一實施例可以相同，因此本實施例以圖6以及圖6a所示結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，介紹本實施例的制造工藝。圖17至圖M是所述微機電麥克風制造工藝的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，而圖17a至Ma 圖是上述制造工藝的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖17a為圖17所示剖面結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，后續(xù)附圖一一對應(yīng)，不再贅述。如圖17以及圖17a所示，以圖6所示結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在所述第一犧牲層201的表面形成振膜22’，且所述振膜22’橫跨第一凹槽101并延伸至半導體襯底100表面。可以先在第一犧牲層201以及半導體襯底100的表面沉積振膜材質(zhì)，然后采用等離子刻蝕在選定位置形成所需形狀以及尺寸的振膜22’。具體的，所述振膜22’的材質(zhì)應(yīng)當與第一犧牲層201區(qū)分開來，所述振膜22’的可選材質(zhì)與第一實施例相同。所述振膜22’ 可以橫跨于所述第一凹槽101。本實施例中，振膜22’的材質(zhì)選用Cu，先采用物理氣相沉積工藝PVD沉積于第一犧牲層201以及半導體襯底100表面，厚度范圍為0. 05 μ m 4 μ m，然后采用等離子刻蝕形成所需形狀以及尺寸的振膜22’，所述振膜22’的厚度等于金屬Cu沉積的厚度。所述振膜22’為長方形，具有長邊以及短邊。其中，所述振膜22’沿長邊方向橫跨第一凹槽101，兩端則分別與半導體襯底100接觸，以便于后續(xù)工藝進行金屬互連，連接至外部電極，并起到支撐作用，所述振膜22’沿短邊方向暴露出兩側(cè)的第一凹槽101內(nèi)的第一犧牲層201，以便于后續(xù)工藝去除第一犧牲層201。當然，所述振膜22’也可以全部覆蓋第一凹槽101，但在后續(xù)去除第一犧牲層201 時，則需要通過連接槽103或另行刻蝕振膜22’形成的開口去除第一犧牲層201。如圖18以及圖18a所示，在振膜22’的表面形成第二犧牲層202’，且第一犧牲層 201與第二犧牲層202’被振膜22’所間隔。為了簡化工藝，所述第二犧牲層202’的材質(zhì)選擇以及形成工藝與第一犧牲層201 相同。所述第二犧牲層202’可以形成于振膜22’表面，以避免與第一犧牲層201連接，并沿振膜22’的長邊延伸至半導體襯底表面。所述第二犧牲層202’的形狀以及厚度將決定微機電麥克風的氣隙空腔的尺寸，可以根據(jù)需要進行選擇，本實施例中所述第二犧牲層202’ 的形狀為方形，同樣具有與底部振膜22’相對應(yīng)的長邊以及短邊，厚度范圍為0. 2 μ m 20 μ m0如圖19以及圖19a所示，在第二犧牲層202’的表面形成具有導氣孔的電極板 21’，導氣孔的底部露出第二犧牲層202’。所述電極板21’的可選材質(zhì)與第一實施例相同， 為簡化工藝，本實施例中，所述電極板21’的材質(zhì)以及形成工藝與振膜22’相同。
由于振膜22 ’與電極板21’不接觸，本實施例中，所述電極板21’可以形成于第二犧牲層202’的頂部表面，并沿第二犧牲層202’的長邊方向延伸至半導體襯底表面，而避免從第二犧牲層202’的短邊方向延伸至振膜22’處。具體的，可以在第二犧牲層202’的表面沉積電極板材質(zhì)，然后采用等離子刻蝕形成所需形狀尺寸的電極板21’，并同時在電極板 21’上形成導氣孔，使得導氣孔底部露出第二犧牲層202’，所述電極板21’為方形，厚度范 1 0. 1 μ m 4 μ m。同樣為避免損傷非晶碳材質(zhì)的第一犧牲層201以及第二犧牲層202’，所述采用物理氣相沉積工藝形成金屬材質(zhì)的振膜22’以及電極板21’時，沉積的溫度不宜超過600°C。如圖20以及圖20a所示，在除電極板21’以外的第一犧牲層201、第二犧牲層202’ 以及半導體襯底表面形成隔離層104’。所述隔離層104’應(yīng)當具有絕緣保護的作用。由于電極板21’需要暴露于外界環(huán)境，且為了避免封閉電極板21’上的導氣孔，所述隔離層104’不應(yīng)當形成于電極板21’表面。所述隔離層104’還覆蓋連接槽103、第二凹槽102以及半導體襯底100表面。所述隔離層104’的材質(zhì)可以為常規(guī)的絕緣介質(zhì)，例如氧化硅、氮化硅等，采用化學氣相沉積工藝形成。如圖21以及圖21a所示，在隔離層104’上形成若干露出第一犧牲層201的通孔 300’，所述通孔300’采用等離子刻蝕形成。所述通孔300’用于后續(xù)工藝中通入氣體或液體，以去除第一犧牲層201。本實施例中，所述第一犧牲層201不僅僅形成于第一凹槽101內(nèi)，還形成于連接槽 103以及第二凹槽102內(nèi)。由于第一凹槽101與第二凹槽102的相距較遠，為了較快地去處第一犧牲層201，所述隔離層104’上的通孔300’除了形成于第一凹槽101處，還可以形成于連接槽103以及第二凹槽102處。與第一實施例相同，所述通孔300’的深徑比應(yīng)當根據(jù)犧牲介質(zhì)的化學性質(zhì)以及去除犧牲介質(zhì)所采用的工藝進行選擇。如圖22以及圖2 所示，通過通孔300’以及電極板21’上的導氣孔向隔離層104’ 以及電極板21’內(nèi)通入一定的去除材料，分別將第一犧牲層201以及第二犧牲層202’去除。由于第一犧牲層201以及第二犧牲層202’的材質(zhì)為化學氣相沉積工藝所形成的較為致密的非晶碳，因此所述去除材料可以為氧氣。具體的，可以采用類似于灰化的工藝， 在A等離子體腔體內(nèi)，將所述非晶碳材質(zhì)的第一犧牲層201以及第二犧牲層202氧化成CO2 或CO氣態(tài)氧化物。采用的加熱溫度一般為100°C 350°C，在此溫度下，所述非晶碳較為緩慢溫和地被氧化成二氧化碳或一氧化碳氣體，并通過通孔300’以及電極板21’的導氣孔排出，較為徹底地去除，而器件的其余部分不會受到影響。當上述第一犧牲層201以及第二犧牲層202’去除后，所述振膜22’底部的第一凹槽101便構(gòu)成了背腔M’ ；所述電極板21’ 與振膜22’之間的第二犧牲層202’所在空間便構(gòu)成了氣隙空腔23’；同時，所述連接槽103 以及第二凹槽102則分別構(gòu)成導氣槽沈’以及第二空腔25’。如圖23以及圖23a所示，在所述隔離層104’的表面形成覆蓋層105’，所述覆蓋層 105’可以通過化學氣相沉積工藝形成，與第一實施例相同，所述覆蓋層105’能夠較容易地將隔離層104’上的通孔300’封閉，而不會滲入隔離層104’內(nèi)部的空腔中。本實施例中為簡化工藝，所述覆蓋層105’的材質(zhì)選擇與隔離層104’相同。如圖M以及圖Ma所示，依次刻蝕覆蓋層105’、隔離層104’，形成連接孔，露出第二空腔25，。作為另一種可選方案，如果在隔離層104’位于第二凹槽102處形成足夠多的通孔 300’，且在前述形成覆蓋層105’的步驟中，暴露出第二凹槽102所在區(qū)域，使得第二凹槽 102通過通孔300與外界連通，等效于構(gòu)成開放結(jié)構(gòu)，作為第二空腔25’。經(jīng)過上述工藝，最終形成圖15所示的微機電麥克風。其中隔離層104以及覆蓋層 105構(gòu)成了固定并保護電極板21以及振膜22的隔離結(jié)構(gòu)，由于所述微機電麥克風基于半導體襯底制作，可以在半導體襯底或隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)形成金屬互連，將電極板21以及振膜22連接至外部電極。作為公知常識，本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當容易根據(jù)現(xiàn)有的金屬互連工藝，實現(xiàn)上述連接，本發(fā)明不再贅述。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種微機電麥克風，其特征在于，包括形成于半導體基片一側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜；位于振膜底部，且具有導氣孔的電極板；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；位于振膜以及電極板之間的氣隙空腔以及位于電極板底部半導體基片內(nèi)的背腔；所述氣隙空腔與背腔通過電極板的導氣孔連通；還包括形成于所述半導體基片同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔；所述背腔與第二空腔通過形成于半導體基片內(nèi)的導氣槽連通。
2.如權(quán)利要求1所述的微機電麥克風，其特征在于，所述電極板材質(zhì)為金屬包括鋁、 鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬。
3.如權(quán)利要求2所述的微機電麥克風，其特征在于，所述電極板的厚度范圍為 0. 1 μ m 4 μ m。
4.如權(quán)利要求2所述的微機電麥克風，其特征在于，所述振膜的材質(zhì)為金屬包括鋁、 鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬；或者導電非金屬包括多晶硅，非晶硅，鍺化硅；或者金屬與絕緣層組合以及導電非金屬與絕緣層組合，所述絕緣層包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳硅化合物以及氧化鋁。
5.如權(quán)利要求4所述的微機電麥克風，其特征在于，所述振膜的厚度范圍為0.05μ m 4 μ m0
6.如權(quán)利要求1所述的微機電麥克風，其特征在于，所述氣隙空腔的厚度范圍為 0. 2 μ m 20 μ m，背腔的厚度范圍為0. 5 μ m 50 μ m。
7.一種微機電麥克風的制造方法，其特征在于，包括提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成第一凹槽、第二凹槽以及連接槽，所述第一凹槽與第二凹槽通過連接槽連通；填充所述第一凹槽形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層的表面形成具有導氣孔的電極板，所述電極板橫跨第一凹槽并延伸至半導體襯底的表面，導氣孔的底部露出第一犧牲層；在所述電極板表面形成第二犧牲層，且第一犧牲層與第二犧牲層相連接； 在所述第二犧牲層的表面形成振膜； 形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層，具體包括如下步驟在所述第一犧牲層、第二犧牲層、振膜以及半導體襯底的表面形成隔離層； 刻蝕所述隔離層形成通孔，所述通孔底部露出第一犧牲層； 通過所述通孔去除第一犧牲層以及第二犧牲層；在所述隔離層的表面形成覆蓋層，且所述覆蓋層封閉通孔，所述覆蓋層與隔離層構(gòu)成固定振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；依次刻蝕覆蓋層、隔離層形成第三凹槽，所述第三凹槽露出振膜。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述第一犧牲層以及第二犧牲層的材質(zhì)為非晶碳。
10.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述填充第一凹槽形成第一犧牲層以及在電極板表面形成第二犧牲層，采用的方法為化學氣相沉積工藝。
11.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述化學氣相沉積工藝的工藝參數(shù)包括溫度范圍為350°C 500°C，通入C3H6以及He混合氣體。
12.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述去除第一犧牲層以及第二犧牲層的步驟包括在A等離子體腔體內(nèi)，將所述非晶碳材質(zhì)的第一犧牲層以及第二犧牲層氧化成(X)2或CO氣態(tài)氧化物。
13.如權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述氧化時的溫度范圍為100°C ;350°C。
14.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述第一凹槽的槽深范圍為0.5 μ m 50 μ m,所述第二犧牲層的厚度范圍為0. 2 μ m 20 μ m。
15.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述電極板為金屬包括鋁、鈦、鋅、銀、 金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬。
16.如權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述電極板，采用物理氣相沉積工藝形成，并通過等離子刻蝕工藝形成導氣孔，所述電極板的厚度范圍為0. 1 μ m 4 μ m。
17.如權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述振膜材質(zhì)為金屬包括鋁、鈦、鋅、 銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬；或者導電非金屬包括多晶硅，非晶硅，鍺化硅；或者金屬與絕緣層組合以及導電非金屬與絕緣層組合，所述絕緣層包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳硅化合物以及氧化鋁。。
18.如權(quán)利要求17所述的制作方法，其特征在于，所述振膜采用物理氣相沉積工藝形成,厚度范圍為0. 05μπι 4μπι。
19.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述第一犧牲層還形成于連接槽以及第二凹槽內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述隔離層還覆蓋所述連接槽以及第二凹槽。
21.如權(quán)利要求20所述的制造方法，其特征在于，所述隔離層上的通孔，還形成于連接槽以及第二凹槽處。
22.如權(quán)利要求21所述的制造方法，其特征在于，在隔離層表面形成覆蓋層后，還包括依次刻蝕覆蓋層、隔離層露出所述第二凹槽的步驟。
23.如權(quán)利要求21所述的制造方法，其特征在于，在所述第二凹槽以外的部分隔離層表面形成所述覆蓋層。
24.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，還包括制作金屬互連，將所述振膜以及電極板連接至外部電極的步驟。
25.一種微機電麥克風，其特征在于，包括形成于半導體基片一側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，具有導氣孔的電極板；位于電極板底部，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)； 位于振膜以及電極板之間的氣隙空腔，所述氣隙空腔通過電極板的導氣孔與外界連通；位于振膜底部半導體基片內(nèi)的背腔；還包括形成于所述半導體基片同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔；所述背腔與第二空腔通過形成于半導體基片內(nèi)的導氣槽連通。
26.如權(quán)利要求25所述的微機電麥克風，其特征在于，所述電極板材質(zhì)為金屬包括鋁、 鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬。
27.如權(quán)利要求沈所述的微機電麥克風，其特征在于，所述電極板材質(zhì)為Cu，厚度范圍為 Q. Iym 4ym。
28.如權(quán)利要求25所述的微機電麥克風，其特征在于，所述振膜的材質(zhì)為金屬包括鋁、鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬；或者導電非金屬包括多晶硅，非晶硅，鍺化硅；或者金屬與絕緣層組合以及導電非金屬與絕緣層組合，所述絕緣層包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳硅化合物以及氧化鋁。
29.如權(quán)利要求觀所述的微機電麥克風，其特征在于，振膜的厚度范圍為0.05 μ m 4 μ m0
30.如權(quán)利要求25所述的微機電麥克風，其特征在于，所述氣隙空腔的厚度范圍為 0. 2 μ m 20 μ m，背腔的厚度范圍為0. 5 μ m 50 μ m。
31.一種微機電麥克風的制造方法，其特征在于，包括提供半導體襯底，在半導體襯底的表面形成第一凹槽、第二凹槽以及連接槽，所述第一凹槽與第二凹槽通過連接槽連通；填充所述第一凹槽，形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層的表面形成振膜，所述振膜橫跨第一凹槽并延伸至半導體襯底的表在所述振膜的表面形成第二犧牲層，且第一犧牲層與第二犧牲層被振膜所間隔；在所述第二犧牲層的表面形成具有導氣孔的電極板，導氣孔的底部露出第二犧牲層；形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層。
32.如權(quán)利要求31所述的制造方法，其特征在于，所述形成隔離結(jié)構(gòu)并去除第一犧牲層以及第二犧牲層，具體包括如下步驟在除電極板之外的第一犧牲層、第二犧牲層以及半導體襯底表面形成隔離層；刻蝕所述隔離層形成通孔，所述通孔底部露出第一犧牲層；通過所述通孔以及電極板的導氣孔分別去除第一犧牲層、第二犧牲層；在所述隔離層的表面形成覆蓋層，且所述覆蓋層封閉通孔，所述覆蓋層與隔離層構(gòu)成固定振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述第一犧牲層以及第二犧牲層的材質(zhì)為非晶碳。
34.如權(quán)利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述填充第一凹槽形成第一犧牲層以及在振膜表面形成第二犧牲層，采用的方法為化學氣相沉積工藝。
35.如權(quán)利要求34所述的制造方法，其特征在于，所述化學氣相沉積工藝的工藝參數(shù)包括溫度范圍為350°C 500°C，通入C3H6以及He混合氣體。
36.如權(quán)利要求33所述的制造方法，其特征在于，所述去除第一犧牲層、第二犧牲層的步驟包括在O2等離子體腔體內(nèi)，將所述非晶碳材質(zhì)的第一犧牲層以及第二犧牲層氧化成 CO2或CO氣態(tài)氧化物。
37.如權(quán)利要求38所述的制造方法，其特征在于，所述氧化時的溫度范圍為100°C 350 "C。
38.如權(quán)利要求31所述的制造方法，其特征在于，所述第一凹槽的槽深范圍為 0. 5μπ 50μ ，所述第二犧牲層的厚度范圍為0. 2μπ 20μπ 。
39.如權(quán)利要求31所述的制造方法，其特征在于，所述電極板為金屬包括鋁、鈦、鋅、 銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬。
40.如權(quán)利要求39所述的制造方法，其特征在于，所述電極板采用物理氣相沉積工藝形成，并通過等離子刻蝕工藝形成導氣孔，所述電極板的厚度范圍為0. 1 μ m 4 μ m。
41.如權(quán)利要求31所述的制作方法，其特征在于，所述振膜材質(zhì)為金屬包括鋁、鈦、 鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉬；或者導電非金屬包括多晶硅，非晶硅，鍺化硅；或者金屬與絕緣層組合以及導電非金屬與絕緣層組合，所述絕緣層包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳硅化合物以及氧化鋁。。
42.如權(quán)利要求41所述的制作方法，其特征在于，所述振膜采用物理氣相沉積工藝形成,厚度范圍為0. 05μπι 4μπι。
43.如權(quán)利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述第一犧牲層還形成于所述連接槽以及第二凹槽內(nèi)。
44.如權(quán)利要求43所述的制造方法，其特征在于，所述隔離層還覆蓋所述連接槽以及第二凹槽。
45.如權(quán)利要求44所述的制造方法，其特征在于，所述隔離層上的通孔，還形成于連接槽以及第二凹槽處。
46.如權(quán)利要求45所述的制造方法，其特征在于，在隔離層表面形成覆蓋層后，還包括依次刻蝕覆蓋層、隔離層露出所述第二凹槽的步驟。
47.如權(quán)利要求45所述的制造方法，其特征在于，在所述第二凹槽以外的部分隔離層表面形成所述覆蓋層。
48.如權(quán)利要求31所述的制造方法，其特征在于，還包括制作金屬互連，將所述振膜以及電極板連接至外部電極的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了微機電麥克風及其制作方法，所述微機電麥克風包括形成于半導體基片一側(cè)表面，暴露于外界環(huán)境中，能夠感應(yīng)由聲波產(chǎn)生的壓力而自由振動的振膜；位于振膜底部，且具有導氣孔的電極板；固定所述振膜以及電極板的隔離結(jié)構(gòu)；位于振膜以及電極板之間的氣隙空腔以及位于電極板底部半導體基片內(nèi)的背腔；所述氣隙空腔與背腔通過電極板的導氣孔連通；還包括形成于所述半導體基片同側(cè)表面，且呈開放式的第二空腔；所述背腔與第二空腔通過形成于半導體基片內(nèi)的導氣槽連通。本發(fā)明所述微機電麥克風形成于半導體基片一側(cè)表面，制造方法與CMOS工藝相兼容，易于器件微縮并集成至半導體芯片中。
文檔編號H04R31/00GK102348155SQ20101024421
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者唐德明, 毛劍宏 申請人:江蘇麗恒電子有限公司