[发明专利]一种电容式硅微麦克风与集成电路单片集成的方法及芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式硅微麦克风与集成电路单片集成的方法及集成电容式硅微麦克风与集成电路的芯片。

背景技术

麦克风是一种将声音信号转化为电信号的换能器。电容式麦克风的基本结构包括作为电容一极的振动膜和作为电容另外一极的背极板，当声音信号作用于麦克风，声压导致振动膜发生形变，进而引起振动膜与背极板之间的电容变化，此电容变化可由后续的处理电路转化为电信号。其中背极板的刚性在保证电容式麦克风的良好频率特性以及低噪声等方面至关重要。

近年来，MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，微电机系统)半导体制造工艺发展迅速，已实现MEMS器件的批量生产；并且随着SOC(System-on-a-chip，系统单芯片)技术的发展，也已实现MEMS器件和集成电路(Intergrated Circuits，IC)的单片集成。目前MEMS器件和集成电路的单片集成制作方法，往往是先完成标准的集成电路制作，然后再在同一晶圆上完成MEMS器件的制作，从而既可以充分利用现有成熟的工艺流程，又可以避免可能引入的污染而导致的集成电路失效。

然而，上述的MEMS器件和集成电路单片集成的制作方法，在完成集成电路制作后，为不影响集成电路性能，要求在随后的MEMS器件制作过程中不能有高温工艺，因为集成电路制造流程完成后，其内部的铝布线不能承受400℃以上的高温，因此在制作电容式硅微麦克风的背极板时，一般采用低温物理或化学沉积的方法制作，从而很难制作出足够厚度的背极板；同时由于电容式硅微麦克风的尺寸很小，为了减小气流阻力，在其背极板上往往开有大量的声孔。以上两种因素的综合，降低了电容式硅微麦克风背极板的刚性，极易形成软背极效应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电容式硅微麦克风与集成电路单片集成的方法及芯片，能够有效避免电容式硅微麦克风与集成电路单片集成制作时出现的软背极效应。

为解决上述技术问题本发明实施例提供如下技术方案：

一种电容式硅微麦克风与集成电路的单片集成方法，包括步骤：

1)选择一SOI晶圆，所述SOI晶圆的顶层硅的厚度根据所设计的电容式硅微麦克风的背极板的厚度选择确定；将所述顶层硅表面划分为两个区域，第一区域用于制作集成电路，第二区域用于制作电容式硅微麦克风；

2)在顶层硅表面的所述第一区域按照标准半导体工艺流程制作集成电路，同时预留集成电路与电容式硅微麦克风电气连接的导电电极；

3)在顶层硅表面的所述第二区域及所述第一区域预留的所述集成电路与电容式硅微麦克风的背板电极的电气连接区域，采用低于400℃的低温工艺沉积第一金属电极层，将所述第一金属电极层与所述SOI晶圆的顶层硅刻蚀成可导电的背极板，SOI晶圆的埋氧化层作为自停止层，所述背极板上刻蚀有背极声孔区域，该背极声孔区域包括若干个声孔，以及背板电极和背板电极与所述集成电路的电气连接通路；

4)在所述背极板上采用低于400℃的低温工艺形成牺牲层；

5)在所述牺牲层上采用低于400℃的低温工艺依次沉积振动膜层和第二金属电极层，将所述第二金属电极层与所述振动膜层刻蚀成可导电的振动膜，所述振动膜上刻蚀有振膜电极以及振膜电极与所述集成电路之间的电气连接通路；

6)从所述第二区域所对应的SOI晶圆的硅衬底表面刻蚀硅衬底，SOI晶圆的埋氧化层作为自停止层，以形成背腔；

7)刻蚀所述埋氧化层及所述牺牲层，以在所述背极板和所述振动膜之间形成空气隙，并在所述振动膜的边缘区域上保留部分牺牲层作为支撑所述振动膜的绝缘支撑体。

一种电容式硅微麦克风与集成电路单片集成的芯片，所述芯片基于SOI晶圆，所述SOI晶圆的顶层硅的厚度根据所设计的电容式硅微麦克风的背极板的厚度选择确定，在所述顶层硅表面划分有两个区域：集成电路区和电容式硅微麦克风区，其中，

所述集成电路区，包括首先按照标准半导体工艺流程制作的集成电路，并在所述集成电路上预留有与电容式硅微麦克风电气连接的导电电极；