[发明专利]电容式硅麦克风及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电容式硅麦克风，包括：衬底；第一介质层，形成于衬底之上；下极板，位于第一介质层之上；上极板，以一空气隙为间隔形成于下极板上方；支撑体，用于支撑并固定上极板；其中，下极板包括多个具有第一弹性系数的第一弹性部件，其位于下极板的边缘部并与支撑体连接；上极板包括多个具有第二弹性系数的第二弹性部件，其位于上极板的边缘部并与支撑体连接。其可有效释放多晶硅薄膜结构应力、改善应力均匀性问题，有利于提高硅麦克风的灵敏度。

技术领域

本发明涉及半导体加工制造领域，更具体地说，涉及一种电容式硅麦克风及其制备方法。

背景技术

在随着移动通信技术的快速发展，消费者越来越多地使用通信设备，如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等；并且这些电子产品体积不断缩小、性能越来越高，相应的要求配套的电子元件的体积不断减小、且性能和一致性提高。目前，电容式硅麦克风是通过与集成电路制造兼容的表面（如硅衬底）加工工艺或体硅加工工艺制造的麦克风，可以利用持续微缩的CMOS工艺技术，做得很小，而被广泛地应用到手机、笔记本、蓝牙耳机、摄像头等便携式电子产品中。

如图1所示，MEMS麦克风包括硅衬底10、衬底上设置有上下贯通的背腔101，衬底上方设置一个由上极板103、下极板102构成的一个平行板电容器，下极板102通常由固定的极板形成，上极板103作为麦克风的振动膜，两者之间形成有一空气隙104，作为电容器的绝缘介质；上极板103的周边设有支撑体105，用于支撑固定该上极板103，上极板103上表面还设有多个释放孔106，用于在制备工艺中挥发填充在空气隙104中的介质材料；平行板电容器的上极板103受外界声音信号影响发生振动，使得上下极板之间的间距发生变化，进而改变平行板电容器的电容值，产生电压信号，实现声电转换功能。

在实际生产中，MEMS麦克风的上极板、下极板多是采用多晶硅薄膜，而多晶硅薄膜通常通过低压化学气相沉积（LPCVD）生成，这种薄膜的不同区域间会存在内应力梯度差异，且各生产批次的硅麦克风芯片振动膜的内应力也会有明显差异，进而影响到器件性能和工艺一致性；另一方面，薄膜应力释放不足，会造成本底噪声过大，而振动膜机械振动范围较小，又会造成其灵敏度较低。

因此，业界期望获得一种新的电容式硅麦克风结构，以有效释放应力、提升结构灵敏度、改善应力均匀性问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电容式硅麦克风，其可有效释放薄膜结构应力、改善应力均匀性。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种电容式硅麦克风，包括：衬底；第一介质层，形成于衬底之上；下极板，位于第一介质层之上；上极板，以一空气隙为间隔形成于下极板上方；支撑体，用于支撑并固定上极板；其中，下极板包括多个具有第一弹性系数的第一弹性部件，其位于下极板的边缘部并与支撑体连接；上极板包括多个具有第二弹性系数的第二弹性部件，其位于上极板的边缘部并与支撑体连接。

优选地，第二弹性系数远大于第一弹性系数。

本发明的另一目的在于提供一种电容式硅麦克风的制备方法。

为实现上述目的，本发明另一技术方案如下：

一种电容式硅麦克风的制备方法，包括如下步骤：a)、在硅衬底上生长第一介质层；b)、在第一介质层之上形成下极板，下极板边缘包括多个第一弹性部件；c)、在下极板上生长第二介质层；d)、在第二介质层之上形成上极板；e)、在上极板上形成释放孔；f)、通过释放孔去除第二介质层以形成一空气隙；g)、在上极板边缘形成支撑体，用以固定上极板；h)、自衬底背面刻蚀以形成一背腔。

优选地，步骤d)还包括：在上极板边缘形成多个第二弹性部件，其中，第二弹性部件的弹性系数远大于第一弹性部件的弹性系数。