專利名稱：一種電容式微型麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及MEMS技術(shù)，尤其是一種電容式微型麥克風(fēng)，具體地說是一種利用 MEMS技術(shù)的硅-硅鍵合的微型麥克風(fēng)。
背景技術(shù)：
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)技術(shù)是幾年來高速發(fā)展的一項(xiàng)高新 技術(shù)，與傳統(tǒng)對應(yīng)器件相比，MEMS器件在體積、功耗、重量等方面都具有十分明顯的優(yōu)勢， 而且其采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，可以實(shí)現(xiàn)MEMS器件的批量制造，能極好的控制生產(chǎn)成 本，提高器件的一致性。對于目前的MEMS產(chǎn)品，如加速度計(jì)、壓力傳感器、陀螺儀、微鏡、硅 麥克風(fēng)等都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，在相應(yīng)的市場上都占有了一定的份額。硅麥克風(fēng)耐高溫、耗電量小以及體積小等特點(diǎn)，使得它在移動(dòng)電話、助聽器、筆記 本電腦、PDA、攝像機(jī)等視聽產(chǎn)品以及國防、國家安全等相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用將更加廣泛。從麥克風(fēng) 市場的預(yù)測和發(fā)展來看，硅麥克風(fēng)成為傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)的替代產(chǎn)品已經(jīng)毋庸置疑，它提 供了令聲學(xué)工程師相當(dāng)滿意的相似的甚至更好的聲學(xué)性能。硅麥克風(fēng)在幾年以后將會(huì)成為 麥克風(fēng)市場上的主要產(chǎn)品。為了開發(fā)出高靈敏度和寬帶寬的麥克風(fēng)，高性能振膜的制作至關(guān)重要，振膜制作 面臨的一個(gè)主要問題就是振膜應(yīng)力的控制。現(xiàn)有薄膜的制作主要采用淀積的方法得到，通 過淀積得到的振膜會(huì)存在較大的殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力對微型硅麥克風(fēng)的性能有較大影響， 大的殘余應(yīng)力能大幅度降低麥克風(fēng)的靈敏度，壓應(yīng)力還能減小麥克風(fēng)的耐壓能力，嚴(yán)重時(shí) 能使得麥克風(fēng)無法正常工作。另外，背極板的制作也至關(guān)重要，剛性背極是硅麥克風(fēng)有良好 頻率特性和低噪聲的前提條件。目前改善振膜殘余應(yīng)力通常有兩種方法，一是通過附加工藝，用退火的方式，這種 方式對工藝的控制要求極高，重復(fù)性不是很好；另外一種是通過結(jié)構(gòu)調(diào)整，如制作自由膜或 紋膜結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)的制作會(huì)導(dǎo)致工藝復(fù)雜度的增加，可能需要添加多步工藝，來控制振 膜。而實(shí)現(xiàn)剛性背極也是麥克風(fēng)制作過程中的一大難點(diǎn)，目前也是有兩種主要方法來解決， 一是制作厚背極，但是通過常規(guī)的淀積工藝很難得到需要的厚背極；還有一種方法是通過 結(jié)構(gòu)調(diào)整來提高背極板的剛性，但也是要增加工藝的復(fù)雜度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種電容式微型麥克風(fēng)， 其結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)操作簡單、能滿足小尺寸要求。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述電容式微型麥克風(fēng)，包括基板；所述基板上 部設(shè)有凹槽；所述基板與凹槽的表面均淀積有絕緣支撐層，凹槽內(nèi)設(shè)有振膜；基板對應(yīng)于 淀積絕緣支撐層的表面設(shè)置固定連接的背極板，所述背極板與振膜間形成電容結(jié)構(gòu)；所述 背極板上設(shè)置有若干聲孔，所述聲孔與凹槽相連通；基板對應(yīng)于設(shè)置振膜的下部設(shè)有聲腔， 所述聲腔的深度從基板對應(yīng)于設(shè)置背極板的另一表面延伸到振膜。
3[0008]所述振膜為導(dǎo)電多晶硅或絕緣材料與金屬材料的復(fù)合層。所述背極板與基板通過 硅硅鍵合的方法固定連接。所述振膜與背極板上均淀積有電極，所述振膜、背極板分別與對 應(yīng)的電極電性連接。所述背極板為摻雜的單晶硅或單晶硅與絕緣材料的復(fù)合層。所述背極 板對應(yīng)于與絕緣支撐層相接觸的端面設(shè)置氧化層。所述絕緣支撐層的材料包括二氧化硅或 氮化硅。所述電極的材料包括鋁、鎘及金。所述聲孔的形狀為圓形、方形或橢圓形。所述振 膜及對應(yīng)于所述振膜下方的絕緣支撐層形成聲腔的上端面。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)所述背極板為摻雜的單晶硅，通過對應(yīng)的硅片減薄工藝，背極 板的厚度可控，能夠滿足較強(qiáng)的剛性要求。所述電極的材料選用方便，不需要考慮抗氫氟酸 腐蝕的問題，去除了材料釋放工藝，避免了因材料釋放而產(chǎn)生的粘連問題。成品率高，工藝 實(shí)現(xiàn)簡單，能夠滿足小尺寸的要求。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示本實(shí)用新型包括基板1、背極板2、氧化層3、絕緣支撐層4、振膜5、聲 孔6、電極7、凹槽8及聲腔9。如圖1所示所述基板1上部設(shè)有凹槽8 ；所述凹槽8及基板1的上表面均淀積有 絕緣支撐層4，所述絕緣支撐層4可為二氧化硅、氮化硅或二氧化硅與氮化硅復(fù)合形成。所 述凹槽8內(nèi)淀積有振膜5，所述振膜5位于絕緣支撐層4上。振膜5可為導(dǎo)電多晶硅或絕緣 材料與金屬材料的復(fù)合層，所述絕緣材料一般為氧化硅。所述基板1對應(yīng)于設(shè)置絕緣支撐 層4的表面設(shè)置固定連接的背極板2，所述背極板2為摻雜的單晶硅。所述背極板2與基 板1通過硅硅鍵合固定連接。背極板2覆蓋在凹槽8的上部，背極板2與振膜5形成電容 式結(jié)構(gòu)。所述背極板2對應(yīng)于振膜5的部位設(shè)置若干聲孔6，所述聲孔6陣列布置在背極板 2上；聲孔6為圓形、方形或橢圓形。所述振膜5與背極板2上均設(shè)置有電極7，所述電極7 分別與對應(yīng)的振膜5、背極板2電性連接。所述電極7的材料包括鋁、金或鎘等。所述基板1對應(yīng)于設(shè)置背極板2的另一端表面設(shè)置聲腔9，所述聲腔9位于振膜5 的下部；聲腔9的深度從基板1對應(yīng)于設(shè)置背極板2的另一端表面延伸到絕緣支撐層4或 振膜5。當(dāng)聲腔9的深度從基板1的表面延伸到絕緣支撐層4時(shí)，振膜5及所述振膜5下方 的絕緣支撐層4作為聲腔9的上端面；當(dāng)聲腔9的深度從基板1的表面延伸到振膜5時(shí)，使 振膜5的下表面作為聲腔9的上端面。所述基板1的材料為單晶硅。背極板2對應(yīng)于基板 1表面絕緣支撐層4相接觸的表面還可以設(shè)置氧化層3，所述氧化層3為二氧化硅；背極板 2通過表面的氧化層3與基板1通過硅硅鍵合固定連接。如圖1所示使用時(shí)，所述振膜5及背極板2上相對應(yīng)的電極7分別與對應(yīng)的外部 接線端連接；當(dāng)有聲音進(jìn)入聲孔6或聲腔9內(nèi)時(shí)，聲音會(huì)引起振膜5的形變。所述振膜5與 背極板2形成電容式結(jié)構(gòu)，當(dāng)振膜5發(fā)生對應(yīng)的形變后，通過檢測麥克風(fēng)的外部接線端相應(yīng) 的輸出信號(hào)，能夠得到對應(yīng)的聲音信號(hào)。本實(shí)用新型所述背極板2為摻雜的單晶硅，通過對應(yīng)的硅片減薄工藝，背極板2的厚度可控，能夠滿足較強(qiáng)的剛性要求。所述電極7的材料選用方便，不需要考慮抗氫氟酸腐 蝕的問題，去除了材料釋放工藝，避免了因材料釋放而產(chǎn)生的粘連問題。成品率高，工藝實(shí) 現(xiàn)簡單，能夠滿足小尺寸的要求。采用硅_硅鍵合技術(shù)制備的硅麥克風(fēng)，避免了常規(guī)的犧牲 層制備和釋放工藝，振膜5與背極板2間距可任意調(diào)整，背極板2厚度可控，不存在所謂的 軟背極效應(yīng)，成品率高，芯片尺寸小，適合于批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求一種電容式微型麥克風(fēng)，包括基板；其特征是所述基板上部設(shè)有凹槽；所述基板與凹槽的表面均淀積有絕緣支撐層，凹槽內(nèi)設(shè)有振膜；基板對應(yīng)于淀積絕緣支撐層的表面設(shè)置固定連接的背極板，所述背極板與振膜間形成電容結(jié)構(gòu)；所述背極板上設(shè)置有若干聲孔，所述聲孔與凹槽相連通；基板對應(yīng)于設(shè)置振膜的下部設(shè)有聲腔，所述聲腔的深度從基板對應(yīng)于設(shè)置背極板的另一表面延伸到振膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述振膜為導(dǎo)電多晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述背極板與基板通過硅硅 鍵合的方法固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述振膜與背極板上均淀積 有電極，所述振膜、背極板分別與對應(yīng)的電極電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述背極板為摻雜的單晶硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述背極板對應(yīng)于與絕緣支 撐層相接觸的端面設(shè)置氧化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述絕緣支撐層的材料包括 二氧化硅或氮化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述電極的材料包括鋁、鎘或^^ ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述聲孔的形狀為圓形、方形 或橢圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式微型麥克風(fēng)，其特征是所述振膜及對應(yīng)于所述振膜 下方的絕緣支撐層形成聲腔的上端面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及MEMS技術(shù)，尤其是一種電容式微型麥克風(fēng)。其包括基板；所述基板上部設(shè)有凹槽；所述基板與凹槽的表面均淀積有絕緣支撐層，凹槽內(nèi)設(shè)有振膜；基板對應(yīng)于淀積絕緣支撐層的表面設(shè)置固定連接的背極板，所述背極板與振膜間形成電容結(jié)構(gòu)；所述背極板上設(shè)置有若干聲孔，所述聲孔與凹槽相連通；基板對應(yīng)于設(shè)置振膜的下部設(shè)有聲腔，所述聲腔的深度從基板對應(yīng)于設(shè)置背極板的另一表面延伸到振膜。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)操作簡單、能滿足小尺寸要求。
文檔編號(hào)H04R19/04GK201750548SQ20102015374
公開日2011年2月16日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者劉同慶, 沈紹群 申請人:無錫芯感智半導(dǎo)體有限公司