[发明专利]采用多孔SOI硅硅键合的MEMS硅麦克风及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式硅麦克风及其制备方法，特别是公开一种采用多孔SOI硅硅键合的MEMS硅麦克风，属于硅麦克风的技术领域。

背景技术

麦克风能把人的语音信号转化为相应的电信号，广泛应用于手机，电脑，电话机，照相机及摄像机等。传统的驻极体电容式麦克风采用特氟龙作为振动薄膜，不能承受在印刷电路板回流焊接工艺近300度的高温，从而只能与集成电路的组装分开，单独手工装配，大大增加了生产成本。

近三十年的MEMS（Microelectromechanical Systems）技术与工艺的发展，特别是基于硅芯片MEMS技术的发展，实现了许多传感器（如压力传感器，加速度计，陀螺仪等）的微型化和低成本。MEMS硅麦克风已开始产业化，在高端手机的应用上，逐渐取代传统的驻极体电容式麦克风。

MEMS麦克风主要还是采用电容式的原理，由一个振动薄膜和背极板组成，振动薄膜与背极板之间有一个几微米的间距，形成电容结构。高灵敏的振动薄膜感受到外部的音频声压信号后，改变振动薄膜与背极板间的距离，从而形成电容变化。MEMS麦克风后接CMOS放大器把电容变化转化成电压信号的变化，再放大后变成电输出。

人的语音声压信号非常微弱，振动薄膜必须非常灵敏。振动膜通常采用常规的半导体加工工艺—淀积得到，材料可采用多种或多层材料得到（比如掺杂多晶硅，金属与氮化硅复合膜等）。由于材料的热膨胀系数不同和高温工艺，制备后的振动薄膜会有不同程度的残留应力，大大影响了振动薄膜的灵敏度。所以，用多晶硅作为振动薄膜时，在制备后一般会采用附加退火工艺，来调节残留应力降到最低；若用氮化硅作为振动薄膜，在制备时通过调节反应气体间的比例来降低残留应力。但采用这种方法对减小残余应力的效果不大，而且重复性不好，实现也较为复杂。另外，也可以采用改变振动薄膜的机械结构，把一般的平板型振动薄膜改为纹膜，浮膜，或在振动薄膜上切割微小的槽，从而达到减少残留应力﹑增加灵敏度的目的。但改变振动薄膜结构的方法会造成制备工艺复杂化，增加成本，降低良率。

背极板除了与振动薄膜形成电容以外，还具有控制麦克风的频带，降低声学噪声等功能。它需要具有一定的刚度，不会因外部的振动或声压而形变。除此以外，一般的设计还需在背极板上制备数百至上千个直径为几微米的穿孔，用来调节麦克风的频带和降低声学噪声。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种采用多孔SOI硅硅键合的MEMS硅麦克风及其制备方法，以简化制造工艺，且可提高电容式微型硅麦克风的良率和灵敏度。

本发明是这样实现的：一种采用多孔SOI硅硅键合的MEMS硅麦克风及其制造方法，包括多孔背极板硅基及位于所述多孔背极板硅基上方的单晶硅振膜，其特征在于：所述的多孔背极板硅基和单晶硅振膜作为麦克风电容的两极板，经过硅硅键合工艺键合成一体；所述麦克风的制造方法包括如下步骤：

a、采用导电性良好的背极板硅基；

b、在上述背极板硅基上DRIE刻蚀出若干盲孔，形成多孔背极板硅基，所蚀刻出的盲孔为麦克风的声孔； 

c、在上述多孔背极板硅基上热氧化出一层氧化硅层；

d、提供导电性良好的单晶硅作为振动薄膜基板，并在该基板上热氧化出一层氧化硅层；

e、将上述振动薄膜基板和背极板硅基键合；

f、将上述振动薄膜基板减薄成为振动薄膜，即单晶硅振膜；

g、等离子刻蚀上述振动薄膜，刻蚀贯穿振动薄膜，刻蚀部分下面的氧化硅，形成所需小凸柱的外轮廓；

h、等离子刻蚀贯穿上述振动薄膜及其下的氧化硅，露出背极板硅基上沉积金属电极的面；

i、在上述器件表面LPCVD掺杂多晶硅；

j、去除上述器件中背极板硅基背面的多晶硅和氧化硅；

k、在上述器件上表面沉积金属层；

l、刻蚀贯穿上述器件的金属层及其下的多晶硅，形成金属电极和小凸柱；

m、在上述器件上表面沉积一层PECVD氧化硅；

n、在上述器件的多孔背极板硅基背面DRIE蚀刻背腔直至多孔背极板硅基上的氧化硅，背腔位于声孔的正下方；

o、湿法去除上述器件中PECVD生成的氧化硅；

p、湿法去除上述器件中多孔背极板硅基的背腔及声孔间的氧化硅以及振动薄膜振动部分下方的氧化硅，释放振动薄膜。