[发明专利]硅麦克风及其制造方法

说明书

本发明提供的硅麦克风结构和制造硅麦克风的方法，所述硅麦克风结构包括一振膜体和一背板体；所述振膜体包括位于其第一表面的振动膜和从所述振膜体的第二表面延伸至所述振动膜的中间区域处的腔体，所述振膜体的第一表面与所述振膜体的第二表面相对；所述背板体包括背板和位于所述背板的第一表面的边缘区域上的支撑层，所述背板的中间区域还包括有多个声孔；所述背板体以所述背板的第一表面朝向所述振膜体的第一表面的方式键合在所述振膜体上，使得所述振动膜的中间区域和所述背板的中间区域通过所述支撑层间隔开，以形成以空气间隙，所述振动膜的中间区域和所述背板的中间区域相对应。本发明工艺简单，产品灵敏度高。

技术领域

本发明涉及基于硅工艺的微机电系统(MEMS)技术领域，更具体地，涉及一种硅麦克风及其制造方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)技术是基于传统半导体技术发展起来的一种高新技术，其使用微电子精密制造技术使得能够制造小型机电元件(从几微米到几百微米)，与传统采用机械方式加工制作的对应器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量甚至性能方面都有十分明显的优势，由于采用类似半导体电路的制造工艺，可以实现器件的批量制造，并且在参数一致性方面优势明显，目前市场上的MEMS器件的有压力传感器、加速度计、陀螺仪及硅麦克风等。

硅麦克风的研究已经开展有二十余年，包括发展了基于压电效应、压阻效应和电容式的结构，其中电容式硅麦克风是目前最主流的结构。电容式硅麦克风制作中面临的一个主要问题就是振动膜应力的控制。膜应力是在膜形成之后，在膜中存在的残余应力。现有薄膜制备手段基本采用淀积，通过淀积得到的振动膜会存在较大的残余应力，通常包括热失配应力和本征应力两种。残余应力对硅麦克风特性具有较大影响，严重时甚至使其失效不能工作。再有，大的残余张应力也会显著降低振动膜的机械灵敏度，而振动膜的机械灵敏度又与麦克风的关键指标——灵敏度成正比，因此大的残余应力将会间接导致麦克风灵敏度的降低。大的残余压应力甚至可能导致振动膜发生屈曲，从而使麦克风性能不稳定或者失效。比如对于薄膜张应力的情况，所得到的薄膜将处于张应力状态，除非该薄膜结构被设计得能够产生应变并消除该应力。

因此，降低薄膜应力以提高麦克风灵敏度已成为本领域技术人员关注的焦点，现有通过采用改进制备方法淀积的工艺条件的方法，或采用一些附加工艺如退火等来减小振动膜的残余应力，但是采用目前这种实现方法，其工艺都比较复杂。

发明内容

本发明提出一种硅麦克风及其制造方法，以简化制造工艺，提高硅麦克风的灵敏度。

根据本发明的第一方面，提出一种制造硅麦克风方法，包括：

形成一振膜体和一背板体；

所述振膜体的第一表面设置有振动膜，在所述振膜体中还设置有从所述振膜体的第二表面延伸至所述振动膜的中间区域处的腔体，所述振膜体的第一表面与所述振膜体的第二表面相对；

所述背板体包括背板和位于所述背板的第一表面的边缘区域上的支撑层，所述背板的中间区域设置有多个声孔；

将所述背板体以所述背板的第一表面朝向所述振膜体的第一表面的方式键合在所述振膜体上，使得所述振动膜的中间区域和所述背板的中间区域通过所述支撑层间隔开，以形成以空气间隙，所述振动膜的中间区域和所述背板的中间区域相对应。

优选地，所述键合的方式为硅硅键合。

优选地，在所述振动膜第一表面的中间区域上形成凸起结构，所述振动膜的第一表面即为所述振膜体的第一表面。

优选地，形成所述凸起结构的方法包括：在所述振膜体第一表面上形成一层第一绝缘层；选择性的刻蚀所述第一绝缘层以在所述振动膜第一表面的中间区域上形成所述凸起结构。

优选地，还包括在所述振动膜上刻蚀一个用于释放空气的通孔。