[发明专利]MEMS麦克风及其制备方法

说明书

本发明涉及一种MEMS麦克风，包括基板、下电极层、牺牲层、应力层和上电极层，基板的中部设有第一开口，下电极层横跨于基板上；牺牲层、应力层、上电极层依次层叠在下电极层上，并在牺牲层、应力层上开设第二开口；应力层的厚度与基板的翘曲程度相匹配。上述MEMS麦克风，可根据半导体基板的翘曲或形变程度改变应力层的厚度，使应力层的厚度或应力与基板的翘曲程度相匹配，通过改变应力层的厚度和应力，进而对基板施加与基板变形方向相反的力，以减轻或消除基板的变形。此外，还提供一种MEMS麦克风的制备方法，该制备方法可以与现有MEMS麦克风制造工艺完美兼容、便于生产、成本低、成品率高。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及MEMS麦克风及其制备方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)器件，包括硅基麦克风，通常是采用集成电路制造技术来生产的。硅基麦克风在助听器和移动通讯设备等领域有广阔的应用前景。MEMS麦克风芯片的研究已经有20多年了，在此期间有很多类型的麦克风芯片研发出来，其中有压阻式、压电式和电容式等，其中电容式的MEMS麦克风应用最为广泛。电容式MEMS麦克风拥有以下优点：体积小、灵敏度高、频率特性好、噪声低等。

在MEMS麦克风生产制造过程中，一般只在半导体基板的一面进行工艺 (如：膜层淀积、腐蚀等)，而另一面不会进行工艺。实现背板和振膜之间的空腔，通常是在振膜或背板上形成一层很厚的氧化硅作为牺牲层，通常厚度有 3～5um，然后在牺牲层上形成背板或振膜，最后将牺牲层腐蚀掉，形成空腔。这种很厚的牺牲层就会使MEMS麦克风半导体基板发生严重变形。由于半导体制造过程中对半导体基板的形变量有严格的要求，例如光刻工艺，如果半导体基板发生严重变形，就无法进行后续的工艺过程，导致MEMS麦克风无法继续生产。

为了解决半导体基板翘曲的问题，一般是在半导体基板的另外一面也淀积一层膜层或实施腐蚀工艺。但是这样会使有MEMS麦克风器件半导体基板的一面与半导体设备接触，导致MEMS麦克风器件划伤或者被污染，会影响MEMS 麦克风的成品率，也会增加制造成本。另外，背面的膜层由于生产工艺的限制，也无法一直保留在半导体基板背面。一旦背面的膜层被去除掉，半导体基板就会再次变形。

发明内容

基于此，有必要针对基板翘曲、成品率低的问题，提供一种MEMS麦克风及其制备方法。

一种MEMS麦克风，包括基板、下电极层、牺牲层、应力层和上电极层，所述基板的中部设有第一开口，所述下电极层横跨于所述基板上；所述牺牲层、应力层、上电极层依次层叠在所述下电极层上，并在所述牺牲层、应力层上开设第二开口；

所述应力层的应力方向与所述基板的翘曲方向相反，所述应力层的厚度根据所述基板的翘曲程度确定；所述第二开口与所述第一开口对应设置。。

在其中一个实施例中，所述应力层为氮化硅层。

在其中一个实施例中，所述上电极层为柔韧性薄膜作为振膜，所述下电极层为刚性薄膜作为背板；或，

所述上电极层为刚性薄膜作为背板，所述下电极层为柔韧性薄膜作为振膜。

在其中一个实施例中，在所述背板上设有多个声孔。

在其中一个实施例中，所述上电极层和所述下电极层均包含导电层。

在其中一个实施例中，所述牺牲层上还设有缺口，用于暴露所述牺牲层下的所述下电极层。

在其中一个实施例中，所述MEMS麦克风还包括第一焊盘和第二焊盘；

所述第一焊盘设置在所述上电极层的一侧，所述第二焊盘设置在暴露的所述下电极上。

在其中一个实施例中，所述基板上还设有绝缘层，所述下电极层跨接于所述绝缘层上，用于使所述基底和所述下电极层相互绝缘。