[发明专利]薄膜结构的形成方法、声电换能器件及其形成方法

说明书

本申请公开了一种薄膜结构的形成方法、声电换能器件及其形成方法，本发明实施例通过沉积多个多晶硅层来形成所述薄膜结构，并分别调节每个多晶硅层应力，由此，可以扩大薄膜结构应力调节的范围，获得期望的应力参数。根据本发明实施例的薄膜形成方法制备的声电换能器件的振膜，可以具有较好的应力参数，从而具有更好的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，具体涉及一种薄膜结构的形成方法、声电换能器件及其形成方法。

背景技术

声电换能器用于进行声信号和电信号之间的转换。麦克风是将声波(即，声信号)转换成电信号的声电换能器。扬声器则是将电信号转换为声信号的声电换能器。

基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)的传感器广泛应用于各类电子设备中。目前，对于麦克风和扬声器等声电换能器件的小型化要求使得越来越多的器件采用MEMS技术制造。

作为示例，电容式MEMS麦克风包括背板电极和与电极平行地布置的振膜(Membrane)。背板电极和振膜形成平行板电容器。背板电极和振膜由布置在半导体衬底上的支撑结构支撑。背板电极被穿孔，从而声压波穿过背板同时由于形成在振膜上的压力差而使振膜振动。因此，薄膜和背板电极之间的气隙随着振膜的振动而变化。振膜相对于背板电极的位置的变化引起振膜和背板电极之间的电容的变化。电容的这种变化响应于薄膜的移动而被变换成输出信号，并且形成转化的电信号。

使用类似的结构，电信号可被施加在振膜和背板电极之间以便使其振动并且产生声压波。因此，电容式MEMS结构也可用作微型扬声器。

振膜通常通过沉积一层多晶硅层，然后刻蚀多晶硅层上方和下方的牺牲层形成。在通过半导体制造工艺形成所述振膜的过程中，薄膜结构的应力(Stress)参数对于器件的性能和寿命具有较大的影响。部分现有技术通过在振膜上附加其它结构来控制和调节应力。部分现有技术通过调整工艺参数来调节应力参数。受限于设备性能、振膜强度要求和整体电性能参数要求，现有的调节方式均存在一定的应力盲区，难以在一个较宽的范围内调节薄膜结构的应力。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种薄膜结构的形成方法、声电换能器件及其形成方法，以扩大对于振膜的应力调节范围，获得期望的应力参数。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种薄膜结构的形成方法，所述方法包括：

在衬底上沉积第一多晶硅层；

调节所述第一多晶硅层的应力至预定的第一范围；以及

在所述第一多晶硅层上沉积第二多晶硅层以使得第二多晶硅层具有与第一多晶硅层不同类型的应力；以及

调节所述第二多晶硅层的应力至预定的第二范围，以使得所述薄膜结构的整体应力在期望的范围中。

进一步地，通过离子注入和/或退火来调节所述第一多晶硅层的应力。

进一步地，调节所述第一多晶硅层的应力包括依次执行如下步骤：

进行离子注入；

进行再氧化；以及

进行第一次退火。

进一步地，通过调节离子注入的能量、离子注入的掺杂量和/或退火温度来调节所述第一多晶硅层的应力。

进一步地，所述第二多晶硅层的形成方法为：在带有掺杂源的环境下通过低压化学气相沉积(LPCVD)沉积多晶硅。

进一步地，通过第二次退火来调节所述第二多晶硅层的应力。

进一步地，所述第二次退火为快速热退火。

进一步地，所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层具有不同厚度。