專利名稱：硅麥克風(fēng)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅麥克風(fēng)的制造方法。
背景技術(shù)：
電容式麥克風(fēng)依靠電容的兩片隔板(振動膜和背極板)之間距離的改變來產(chǎn)生電 壓變化。當(dāng)聲波進(jìn)入麥克風(fēng)，振動膜產(chǎn)生振動，因為背極板一般是固定的，使得振動膜和背 極板之間的距離會隨著振動而改變。一般來說，電容式麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)曲線會比動圈式 的麥克風(fēng)來得平坦，因此，有著良好的頻率響應(yīng)特性。在電容式麥克風(fēng)中，硅麥克風(fēng)是人們所關(guān)注的一個熱點，其特點在于能夠承受回 流焊接，能夠和其他表面封裝元件一樣進(jìn)行封裝，因此，產(chǎn)品廠商就能控制封裝成本。另一 個重要特點是便于實現(xiàn)“數(shù)字麥克風(fēng)”。硅麥克風(fēng)由于傳感器部分尺寸很小，所以在封裝內(nèi) 部能夠獲得足夠的空間來配置A-D轉(zhuǎn)換器。因此，硅麥克風(fēng)在高度集成的微電子領(lǐng)域有著 比較廣泛的應(yīng)用。硅麥克風(fēng)一般具有振動膜和背極板，在振動膜和背極板之間構(gòu)成一空腔，背極板 上具有通孔。聲音產(chǎn)生的氣流通過背極板上的通孔進(jìn)入空腔，從而引起振動膜的振動。隨 著振動膜的振動，振動膜和背極板之間的電容發(fā)生變化，并能轉(zhuǎn)化為電信號，從而能捕捉到聲音。振動膜的特性對于硅麥克風(fēng)的性能有著重要的影響。在現(xiàn)有技術(shù)中，振動膜一般 是通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝生長在基板上的多晶硅薄膜形成。這種通過低壓化 學(xué)氣相沉積(LPCVD)生成的多晶硅薄膜具有較大的內(nèi)應(yīng)力，且內(nèi)應(yīng)力很難控制，這大大影 響了振動膜的機(jī)械性能和振動特性，且生產(chǎn)的一致性和良率大大降低。對于通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)等工藝生長的振動膜中的內(nèi)應(yīng)力問題，美國 專利US2006280319提出了具有褶皺形狀以及具有自由支撐在背極板上的凹陷的振動膜結(jié) 構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)大大緩解了振動膜中的內(nèi)應(yīng)力，提高了這種麥克風(fēng)的靈敏度。然而，隨著裝置 小型化的趨勢和人們對器件性能與成本的日益苛求，現(xiàn)有硅麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)與工藝還需不斷 完善，其靈敏度以及靈敏度的一致性還需不斷提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上面所述的現(xiàn)有技術(shù)的硅麥克風(fēng)制造工藝中的缺陷，本發(fā)明提供了一種 形成單晶硅振動膜并可以帶有褶皺結(jié)構(gòu)的硅麥克風(fēng)的制造方法。本發(fā)明一個方面所提供的硅麥克風(fēng)的制造方法包括以下步驟提供一第一導(dǎo)電類 型的單晶硅基板，該單晶硅基板具有平行的上表面和下表面，該單晶硅基板具有振動膜形 成區(qū)域；至少在該振動膜形成區(qū)域內(nèi)的所述單晶硅基板的上表面上形成預(yù)定厚度的第二導(dǎo) 電類型的摻雜層，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反；在該硅基板的上表面上形 成犧牲層，并在所述犧牲層上形成背極板材料層，該背極板材料層至少覆蓋所述振動膜形 成區(qū)域；圖案化該背極板材料層，以在該背極板材料層的對應(yīng)于所述振動膜形成區(qū)域的區(qū)域中形成暴露該犧牲層的多個孔；在該硅基板的下表面上形成第一掩模層，該第一掩模層 具有對應(yīng)于該振動膜形成區(qū)域的第一開口 ；以該第一掩模層為掩模，利用濕法蝕刻從該硅 基板的下表面蝕刻該硅基板，其中對該摻雜層施加一電壓以使該摻雜層與該單晶硅基板之 間形成的PN結(jié)反向偏置，蝕刻在該摻雜層與該基板之間的界面處停止；透過該背極板材料 層中的孔蝕刻該背極板材料層與該摻雜層之間的部分犧牲層，以在由剩余的犧牲層間隔的 該背極板材料層與該摻雜層之間形成一空腔，從而形成由具有多個孔的該背極板材料層形 成的背極板和由該摻雜層形成的振動膜。在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)制造方法中，上述摻雜層可以通過以下步驟來形成在該硅 基板的上表面上形成具有第二開口的第二掩模層，該第二開口暴露出該振動膜形成區(qū)域， 以該第二掩膜層為掩膜，透過該第二開口將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入預(yù)定的深度，以形成 該第二導(dǎo)電類型的摻雜層。該摻雜層也可以通過至少在該振動膜形成區(qū)域內(nèi)的該硅基板的 上表面上，摻雜生長預(yù)定厚度的第二導(dǎo)電類型的單晶硅薄膜來形成。在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的制造方法中，該摻雜層的厚度可以為0. 5微米至5微米。
在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的制造方法中，可以在形成該第一掩膜層之前在該振動膜形 成區(qū)域內(nèi)的該單晶硅基板的上表面上蝕刻出至少一個凹槽。這些凹槽通過形成在該單晶硅 基板的上表面上且具有至少一個第三開口的第三掩膜為掩膜，通過干法蝕刻或者濕法蝕刻 形成。第三掩模層可以是氧化物、氮化物或氮氧化物。這些凹槽以氫氧化鉀或四甲基氫氧 化銨作為蝕刻劑通過濕法蝕刻形成。這些凹槽的截面形狀大致為V形、U形、矩形，梯形或 半圓形，所述凹槽的深度可在1微米至30微米的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的制造方法中，背極板材料層可以為多晶硅層、多晶硅鎵層、 鎳層、鎢層或表面鍍覆薄金屬層的氮化硅等導(dǎo)電且機(jī)械性能較好的材料或材料組合，并不 限于這里所列的材料。背極板材料層既可以是P型摻雜，也可以是N型摻雜，優(yōu)選具有良好 的導(dǎo)電和機(jī)械性能。該背極板材料層的厚度為1微米至10微米。在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的制造方法中，犧牲層可以是低溫氧化物(LTO)，也可以是磷 硅酸鹽玻璃(PSG)，還可以是正硅酸乙酯(TEOS)，或者是以上的組合。甚至，該犧牲層32可 以不限于硅氧化物或硅氧化物的衍生物，比如金屬鋁，非晶硅(a-Si)，聚合物等等。犧牲層 的厚度范圍可以為1微米到5微米。在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的制造方法中，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型， 在利用該第二掩模層為掩模從該硅基板的下表面蝕刻該硅基板的步驟中，該摻雜層連接到 一直流電源的正極，且該單晶硅基板連接到該直流電源的負(fù)極，從而在該摻雜層與該基板 形成的PN結(jié)施加反向電壓。在利用該第二掩模層為掩模從該硅基板的下表面蝕刻該硅基 板的步驟中，可以使用各向同性蝕刻劑或各向異性蝕刻劑，各向異性蝕刻劑可以為氫氧化 鉀或四甲基氫氧化氨等，各向同性蝕刻劑可以為氫氟酸和水的混合物等。此時，第二導(dǎo)電類 型的雜質(zhì)可以為磷、砷或銻?；蛘?，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型，在利用該第二掩模層為掩模從 該硅基板的下表面蝕刻該硅基板的步驟中，該摻雜層連接到一直流電源的負(fù)極，且該單晶 硅基板連接到該直流電源的正極，從而在該摻雜層與該基板形成的PN結(jié)施加反向電壓。此 時，第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)可以為硼。在本發(fā)明的硅麥克風(fēng)的制造方法中，還包括在犧牲層中形成連接到該摻雜層的接觸插塞。由于本發(fā)明的振動膜由單晶硅蝕刻而成，該晶體材料的力學(xué)性能良好，不存在內(nèi) 應(yīng)力，并且厚度完全由摻雜層的深度決定，與蝕刻的時間沒有關(guān)系，生產(chǎn)工藝的一致性很 好，因此，對于硅麥克風(fēng)的制作能夠提供均一且可重復(fù)的性能，大大提高生產(chǎn)工藝的良率。 另外，通過上述的蝕刻方法，可以容易地精確控制最終形成的振動膜的膜厚，從而能精確控 制硅麥克風(fēng)的參數(shù)。另外，由于上述工藝能夠容易地在摻雜層中形成褶皺結(jié)構(gòu)，因此，由此 制成的振動膜可以具有較高的靈敏度?；蛘?，可以利用較小的振動膜形成較高的靈敏度，讓 振動膜的尺寸由直徑1000微米可以縮小到直徑600微米左右。因此，芯片的尺寸可以大 大縮小，每一片晶圓可以制作更多的芯片，芯片的成本可以大大降低，并有利于器件的小型 化。


圖1-10示出了本發(fā)明的硅麥克風(fēng)制造方法的一實施例的制作流程，其中在各圖 中示意性地示出了制作流程各個步驟所形成的截面結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施例。步驟1，如圖1所示，提供導(dǎo)電類型為P型的基板1，該基板1例如為P型單晶硅基 板，并具有平行的上表面和下表面兩個主表面。在該基板1的主表面上形成電介質(zhì)層21，該 電介質(zhì)層21例如為氧化物、氮化物、氧化物/氮化物疊層。另外，該電介質(zhì)層21的形成方 式可以采用本領(lǐng)域任何已知工藝形成且不受特別限制。在本實施例中，在基板1的上表面 和下表面都形成了電介質(zhì)層21。然而，本發(fā)明并不限于在上表面和下表面都形成電介質(zhì)層 21的情況，例如，在該步驟中，電介質(zhì)層21可以僅形成于基板1的上表面。步驟2，如圖2所示，在基板1的上表面上通過光刻與蝕刻工藝對電介質(zhì)層21進(jìn)行 圖案化，以在電介質(zhì)層21中形成多個開口 211。然后，以該圖案化的電介質(zhì)層21為掩模，透 過該電介質(zhì)層21中的開口 211，通過氫氧化鉀(KOH)或四甲基氫氧化銨濕法蝕刻基板1的 上表面，以在基板1的上表面中形成多個V形凹槽41。然而，本發(fā)明并不限于本實施例中 以KOH或四甲基氫氧化銨濕法蝕刻形成V形凹槽的情況，例如還可以通過不同的蝕刻劑或 利用干法蝕刻來蝕刻出不同截面形狀的凹槽，例如，U形、矩形，梯形或半圓形等。該凹槽的 深度優(yōu)選在幾個微米到幾十個微米的范圍內(nèi)，例如，在1微米至30微米的范圍內(nèi)。步驟3，如圖3所示，在基板1的上表面上形成多個凹槽41之后，剝除基板1主表 面上的電介質(zhì)層21以及用于蝕刻電介質(zhì)層21的開口 211所使用的光致抗蝕劑層。步驟4，如圖4所示，在基板1的上表面上形成光致抗蝕劑，并通過光刻和顯影來 圖案化該光致抗蝕劑22，以在該光致抗蝕劑22中形成暴露基板1的部分上表面的開口 221 (對應(yīng)于振動膜形成區(qū)域)。其中，上述在步驟2中形成在基板1上表面中的多個凹槽 41經(jīng)由光致抗蝕劑22的開口 221暴露。以該圖案化的光致抗蝕劑22為掩模，對基板1的 上表面進(jìn)行離子注入工藝，以將諸如磷、砷和銻的N型雜質(zhì)摻雜到基板表面，然后去除基板 1主表面上的用于離子注入所使用的光致抗蝕劑層22，通過熱擴(kuò)散的工藝使N型雜質(zhì)擴(kuò)散 到預(yù)定的厚度h，以形成預(yù)定厚度的N型離子注入層31。該預(yù)定厚度h優(yōu)選在0. 5微米至5
6微米之間的范圍內(nèi)。從下文的描述可以知道，該離子注入層的預(yù)定厚度h將決定所形成的 振動膜的厚度。離子注入的深度通常由離子能量來決定，因此，基板表面各處離子注入的深度將 大致恒定。因為預(yù)先在基板1的上表面中形成了多個凹槽41，所以，在具有多個凹槽41的 上表面上形成的離子注入層將順應(yīng)于基板的凹凸結(jié)構(gòu)而形成具有褶皺結(jié)構(gòu)的均一厚度膜 層。如圖4中的離子注入層31所示。步驟5，如圖5所示，在基板1的主表面上形成一犧牲層32，位于基板1的上表面上 的犧牲層32將用于界定振動膜和背極板之間的間隙。該犧牲層32為低溫氧化物層，厚度優(yōu) 選在1微米到5微米的范圍內(nèi)。當(dāng)生長作為犧牲層的該低溫氧化物層時，其不僅可以生長在 基板的上表面上，而且也可以同時生長在基板的下表面上。生長在基板1下表面的低溫氧 化物層可以用于形成其它蝕刻工藝使用的掩模層。然而，本發(fā)明并不限于低溫氧化物層形 成于上表面和下表面的情況，其也可以僅形成于基板1的上表面。另外，該犧牲層32也可 以是磷硅酸鹽玻璃(PSG)，還可以是正硅酸乙酯(TEOS)，或者是這些材料的組合。甚至，該 犧牲層32可以不限于硅氧化物或硅氧化物的衍生物，也可以使用金屬鋁，非晶硅(a-Si)， 聚合物及以上的組合等等。步驟6，如圖6所示，在基板的主表面上利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)形成P型 或N型摻雜的多晶硅層作為背極板材料層33。該背極板材料層33覆蓋部分犧牲層32并至 少覆蓋對應(yīng)于在步驟4中所形成的離子注入層的區(qū)域，厚度優(yōu)選在1微米至10微米的范圍 內(nèi)。利用該光刻和蝕刻工藝，在基板1上表面上的背極板材料層33中蝕刻出沿厚度方向貫 穿背極板材料33的多個孔331，透過該多個孔331可以暴露背極板材料層33下面的犧牲 層32。然而，本發(fā)明的背極板材料層33并不限于上述的多晶硅材料，其還可以為多晶硅鎵 層、鎳層、鎢層或表面鍍覆薄金屬層的氮化硅等導(dǎo)電且機(jī)械性能較好的材料或材料組合，并 且不限于這里所列的材料。該背極板材料層33的形成方法也不限于上述的LPCVD，該背極 板材料層還可以通過濺射法、物理氣相沉積等工藝形成。另外，該背極板材料層33可以僅 形成于基板1的上表面上。步驟7，如圖7所示，可以在基板1上表面上未被背極板材料層覆蓋的犧牲層32中 形成到達(dá)離子注入層31的通孔，并利用諸如鋁或金等的金屬填充該通孔以制作接觸插塞 42。另外，還可以形成連接到背極板材料層的金屬接觸43。形成離子注入層31的接觸插 塞42和背極板材料的金屬接觸43的方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何工藝，比如先鍍金屬 膜，涂覆光致抗蝕劑，圖案化光致抗蝕劑，然后采用蝕刻的方法形成，最后再剝離光致抗蝕 劑；或者先涂覆光致抗蝕劑，圖案化光致抗蝕劑，然后鍍金屬膜，再剝離光致抗蝕劑的方法 形成。后者的優(yōu)點是節(jié)省了一步對金屬的蝕刻，而金屬的蝕刻很多時候不太容易做到和控 制。步驟8，如圖8所示，去除步驟6中形成與基板1的下表面的背極板材料層，并圖案 化在步驟5中形成于基板1的下表面的低溫氧化物層以形成圖案化的掩模層23。該圖案化 的掩模層23具有對應(yīng)于離子注入層31 (也就是所述振動膜形成區(qū)域)的開口 231。然而， 當(dāng)步驟5中的犧牲層32僅形成于基板1的上表面時，該圖案化的掩模層23也可以單獨地 形成。該圖案化的掩模層23可以為氧化物、氮化物、氮氧化物、氧化物/氮化物疊層等等。 另外，該圖案化的掩模層23的形成方式?jīng)]有特別限制。
步驟9，如圖9所示，利用四甲基氫氧化氨(TMAH)為蝕刻劑從基板1的下表面，通 過圖案化的掩模層23對基板1進(jìn)行蝕刻，基板1的上表面在蝕刻的過程中用保護(hù)涂層(例 如苯并環(huán)丁烯(BCB)，石蠟等)加以保護(hù)不被蝕刻。在蝕刻過程中，在N型離子注入層31與 基板1形成的PN結(jié)施加例如1-5V的反向電壓，即使該PN結(jié)反向偏置，其中N型離子注入 層31接一直流電源的正極，而基板1接該直流電源的負(fù)極，因此，蝕刻會在N型離子注入層 和P型基板之間的界面處終止。另外，可以在N型離子注入層與蝕刻劑之間的電路中串接 一電流表以監(jiān)測二者之間的電流，在蝕刻過程中，當(dāng)蝕刻劑不斷蝕刻P型基板，并在到達(dá)N 型離子注入層和P型基板之間的界面之前，該電流會不斷增大。當(dāng)P型基板完全被蝕刻掉 的時候，電流會突降到最小，據(jù)此可以判斷何時蝕刻過程結(jié)束。同時N型離子注入層由施加 的正電壓保護(hù)完全不會被蝕刻劑蝕刻。由此，離子注入層31以下的基板1的部分被除去， 保留了均勻厚度h的離子注入層31。該離子注入層31用于形成硅麥克風(fēng)的振動膜。另外， 由于在形成離子注入層之前在基板1的上表面上形成了多個凹槽的凹凸結(jié)構(gòu)，因此，該離 子注入層也相應(yīng)地具有對應(yīng)于該凹凸結(jié)構(gòu)的褶皺結(jié)構(gòu)。步驟10，如圖10所示，透過背極板材料層33中的孔對背極板材料層33和離子注 入層31之間的犧牲層32進(jìn)行蝕刻，從而在背極板材料層33和離子注入層31之間形成一 空腔。其它暴露的犧牲層32部分可以用光致抗蝕劑進(jìn)行保護(hù)，以保證只有背極板材料層33 和離子注入層31之間的犧牲層32被蝕刻。對犧牲層32的蝕刻方法不作具體限制，例如， 在基板的上表面上形成圖案化的光致抗蝕劑層24，該圖案化的光致抗蝕劑層24露出背極 板材料層具有多個孔的區(qū)域，利用諸如濃氫氟酸，氫氟酸蒸氣，Β0Ε，稀釋的氫氟酸等等的蝕 刻劑通過濕法蝕刻透過背極板材料層33中的多個孔對犧牲層32進(jìn)行蝕刻，從而釋放該結(jié) 構(gòu)并剝除圖案化的光致抗蝕劑層24，形成由背極板材料層33形成的背極板，其中背極板材 料層33中的多個孔331形成為多個聲學(xué)孔，以及由離子注入層31形成的振動膜。振動膜 和背極板由剩余的犧牲層間隔且之間形成一空腔321，該空腔的高度對應(yīng)于犧牲層32的厚 度。由于本發(fā)明的振動膜由單晶硅蝕刻而成，該晶體材料的力學(xué)性能良好，不存在內(nèi) 應(yīng)力，并且厚度完全由離子注入層的深度決定，與蝕刻的時間沒有關(guān)系，生產(chǎn)工藝的一致 性很好，因此，對于硅麥克風(fēng)的制作能夠提供均一且可重復(fù)的性能，大大提高生產(chǎn)工藝的良 率。另外，通過上述的蝕刻方法，可以容易地精確控制最終形成的振動膜的膜厚，從而能精 確控制硅麥克風(fēng)的參數(shù)。另外，由于上述工藝能夠容易地在離子注入層中形成褶皺結(jié)構(gòu)，因 此，由此制成的振動膜可以具有較高的靈敏度?；蛘?，可以利用較小的振動膜形成較高的靈 敏度，讓振動膜的尺寸由直徑1000微米可以縮小到直徑600微米左右。因此，芯片的尺寸 可以大大縮小，每一片晶圓可以有多很多的芯片，芯片的成本可以大大降低，并有利于器件 的小型化。上面僅僅是通過舉例的方式對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行的描述，然而，本發(fā)明并 不僅限于以上的具體實施方式
。而是在本發(fā)明的精神下，可以根據(jù)實際需要和其它因素進(jìn) 行各種修改和替換。比如，在步驟1和2中于基板1的上表面形成溝槽的方法，不限于上述先形成電介 質(zhì)層，再通過圖案化的電介質(zhì)層為掩模對基板進(jìn)行蝕刻。而是還可以直接通過光致抗蝕劑 的光刻/蝕刻工藝來形成基板上的多個溝槽。
在步驟1和2中形成的多個溝槽是為了在最終形成的振動膜中形成褶皺結(jié)構(gòu)，從 而能以小尺寸的振動膜實現(xiàn)較高的靈敏度。然而，在某些情況下，可以省去這一步驟，從而 在最終形成的硅麥克風(fēng)中形成平坦的振動膜，這樣會減少工藝步驟而節(jié)約工藝成本，以在 制作成本與器件性能之間取得較好的權(quán)衡。在步驟4中，通過圖案化的光致抗蝕劑形成用于離子注入的掩模。然而，本發(fā)明制 作硅麥克風(fēng)的方法可以采用任何其它的掩模方法來進(jìn)行。比如，可以先在基板上形成一硬 質(zhì)掩模層，然后利用光致抗蝕劑的光刻/蝕刻工藝來圖案化該硬質(zhì)掩模層，然后以該圖案 化的硬質(zhì)掩模層為掩模來進(jìn)行離子注入。另外，用于形成振動膜的層不限于上述通過離子 注入而形成的離子注入層(摻雜層)，而也可以是通過熱擴(kuò)散工藝形成的摻雜層或者在基 板表面通過外延摻雜生長形成的摻雜層，只要該摻雜層具有預(yù)定的均勻厚度。另外，摻雜層 不必通過上述掩膜僅形成在振動膜形成區(qū)域上，也可以在整個基板上進(jìn)行熱擴(kuò)散摻雜、離 子注入或外延生長，然后再將對應(yīng)于每個電容器的摻雜層進(jìn)行隔離，比如采用掩模加上蝕 刻的方式。然而，上述摻雜層需要至少形成于振動膜形成區(qū)域。以上通過掩膜在基板的振動 膜形成區(qū)域形成摻雜層或者在整個基板上形成摻雜層然后針對每個電容器進(jìn)行隔離，采用 這種針對每個電容器形成分離的摻雜層的方法，可以減少寄生電容和泄漏電流對麥克風(fēng)性 能的負(fù)面影響，然而，本發(fā)明并不限于此，也可以在整個基板上形成摻雜層而不進(jìn)行隔離。在步驟9中，上述實施例利用TMAH作為蝕刻劑對基板進(jìn)行了各向異性蝕刻，然而 這里使用的蝕刻劑不限于TMAH，例如還可以使用Κ0Η。另外，也可以使用氫氟酸和水的混合 物等各向同性的蝕刻劑。另外，以上通過N型的離子注入層和P型的基板為例進(jìn)行了描述，然而，這些部件 的導(dǎo)電類型可以反轉(zhuǎn)，即，離子注入層為P型而基板為N型。在這樣的導(dǎo)電類型的情況下，對 于步驟9中對于基板的蝕刻過程，離子注入層與基板之間的電壓極性也應(yīng)該相應(yīng)地反轉(zhuǎn)， 即，P型的離子注入層接直流電源的負(fù)極，N型基板接直流電源的正極，從而能夠使蝕刻終 止于離子注入層和基板之間的界面處，以能夠精確地控制最終形成的振動膜的厚度。以上的描述詳述了本發(fā)明的代表性實施例以及某些具體變型形式。然而，應(yīng)當(dāng)理 解，不論以上的描述如何具體地進(jìn)行了描述，本發(fā)明仍然可以以其它的方式實施，只要這些 方式落入了權(quán)利要求或其等同特征的范圍。
權(quán)利要求
一種硅麥克風(fēng)的制造方法，包括提供一第一導(dǎo)電類型的單晶硅基板，所述單晶硅基板具有平行的上表面和下表面，所述單晶硅基板具有振動膜形成區(qū)域；至少在所述振動膜形成區(qū)域內(nèi)的所述單晶硅基板的上表面上形成預(yù)定厚度的第二導(dǎo)電類型的摻雜層，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反；在所述單晶硅基板的上表面上形成犧牲層，并在所述犧牲層上形成背極板材料層，所述背極板材料層至少覆蓋所述振動膜形成區(qū)域；圖案化所述背極板材料層，以在該背極板材料層的對應(yīng)于所述振動膜形成區(qū)域的區(qū)域中形成暴露所述犧牲層的多個孔；在所述單晶硅基板的下表面上形成第一掩模層，該第一掩模層具有對應(yīng)于所述振動膜形成區(qū)域的第一開口；以所述第一掩模層為掩模，利用濕法蝕刻從所述單晶硅基板的下表面蝕刻所述單晶硅基板，其中對所述摻雜層施加一電壓以使所述摻雜層與所述單晶硅基板之間形成的PN結(jié)反向偏置，所述蝕刻在所述摻雜層與所述單晶硅基板之間的界面處停止；透過所述背極板材料層中的孔蝕刻所述背極板材料層與所述摻雜層之間的部分犧牲層，以在由剩余的犧牲層間隔的所述背極板材料層與所述摻雜層之間形成一空腔，從而形成由具有多個孔的所述背極板材料層形成的背極板和由所述摻雜層形成的振動膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第二導(dǎo)電類型的摻雜層的步驟包括在所述單晶硅基板的上表面上形 成具有第二開口的第二掩模層，所述第二開口暴露出所述振動膜形成區(qū)域，以所述第二掩 膜層為掩膜，透過所述第二開口將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入預(yù)定的深度，以形成所述第二 導(dǎo)電類型的摻雜層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法， 所述摻雜層的厚度為0. 5微米至5微米。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，在形成所述摻雜層之前在所述振動膜形成區(qū)域內(nèi)的所述單晶硅基板的上表面上蝕刻 出至少一個凹槽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，所述凹槽的截面形狀大致為V形、U形、矩形，梯形或半圓形，所述凹槽的深度在1微米 至30微米的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，所述背極板材料層為多晶硅層、多晶硅鎵層、鎳層、鎢層或表面鍍覆薄金屬層的氮化娃。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，所述犧牲層可以是低溫氧化物、磷硅酸鹽玻璃、正硅酸乙酯、金屬鋁、非晶硅、聚合物或 者以上的組合。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，所述第一導(dǎo)電類型為P型，所述第二導(dǎo)電類型為N型，在以所述第二掩模層為掩模從所 述單晶硅基板的下表面蝕刻所述單晶硅基板的步驟中，所述摻雜層連接到一直流電源的正極，且所述單晶硅基板連接到該直流電源的負(fù)極，從而在所述摻雜層與所述單晶硅基板形 成的PN結(jié)施加反向電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型，在以所述第二掩模層為掩模從所 述單晶硅基板的下表面蝕刻所述單晶硅基板的步驟中，所述摻雜層連接到一直流電源的負(fù) 極，且所述單晶硅基板連接到該直流電源的正極，從而在所述摻雜層與所述單晶硅基板形 成的PN結(jié)施加反向電壓。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述犧牲層中形成連接到所述摻雜層的接觸插塞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅麥克風(fēng)的制造方法，該方法通過濕法蝕刻從單晶硅基板的離子注入層直接蝕刻出硅麥克風(fēng)的振動膜。在蝕刻振動膜的過程中，基于電化學(xué)的原理，基板中的N(或P)型離子注入層施加一相應(yīng)的正(或負(fù))電壓，從而使蝕刻停止在離子注入層與基板的界面處。所形成的單晶硅振動膜沒有內(nèi)應(yīng)力且機(jī)械性能很好。另外，還可以在單晶硅振動膜中形成褶皺形狀，從而提高振動膜的靈敏度。
文檔編號H04R31/00GK101931852SQ20091016288
公開日2010年12月29日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者吳華強(qiáng), 吳廣華 申請人:無錫麥哲科技有限公司