[发明专利]基于压电薄膜的MEMS麦克风芯片及悬膜单元制备方法

说明书

本发明涉及基于压电薄膜的MEMS麦克风芯片，包括MEMS芯片基底，所述的MEMS芯片基底上开设有上下贯通的空腔，所述的空腔上安装有由多组悬膜单元串联而成的悬膜体，所述的悬膜体密封覆盖在空腔上，所述的悬膜单元以压电层为基底，分别在压电层上下两面依次叠设金属钼层、氧化硅层和氮化硅层。悬膜体为五边形结构，悬膜体由五个悬膜单元组合拼接而成，每个悬膜单元均呈三角形。本发明采用压电薄膜代替电容，借住压电效应实现零功耗监听，并且设置多组悬膜，将悬膜串联，有效提高对声音的敏感度。

技术领域

本发明属于芯片设计的技术领域，具体地说，涉及基于压电薄膜的MEMS麦克风芯片及悬膜单元制备方法。

背景技术

MEMS麦克风是一个电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS工艺及其它音频电路相集成,并具有改进的噪声消除性能与良好的RF及EMI抑制能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势，特别是中高端手机应用中。

MEMS制造工艺(Microfabrication Process)是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺的通称。广义上的MEMS制造工艺，方式十分丰富，几乎涉及了各种现代加工技术。起源于半导体和微电子工艺，以光刻、外延、薄膜淀积、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装等为基本工艺步骤来制造复杂三维形体的微加工技术。

1、光刻编辑

光刻是将制作在光刻掩模上的图形转移(Pattern Transfer)到衬底的表面上。无论加工何种微器件，微加工工艺都可以分解成薄膜淀积，光刻和刻蚀这三个工艺步骤的一个或者多个循环。光刻在MEMS制造过程中位于首要地位，其图形分辨率、套刻精度、光刻胶侧壁形貌、光刻胶缺陷和光刻胶抗刻蚀能力等性能都直接影响到后续工艺的成败。

2、剥离

剥离(Lift-off)工艺是首先在衬底上涂胶并光刻，然后再制备金属薄膜，在有光刻胶的地方，金属薄膜形成在光刻胶上，而没有光刻胶的地方，金属薄膜就直接形成在衬底上。当使用溶剂去除衬底上的光刻胶时，不需要的金属就随着光刻胶的溶解而脱落在溶剂中，而直接形成在衬底上的金属部分则保留下来形成图形。剥离通常用于铂、金、硅化物和难熔金属的图形化。

3、湿法腐蚀

湿法腐蚀由于其设备简单，可批量生产和选择性好的优点，被广泛地用于制备探针、悬臂梁、V形槽和薄膜等微结构。

4、干法刻蚀

干法刻蚀是利用等离子体进行刻蚀的技术。

5、氧化

氧化硅膜被大量用在器件生产中作选择扩散的掩膜。同时，在硅表面生长的二氧化硅膜不但能与硅有好的附着性，而且具有稳定的化学性质和电绝缘性，用高温氧化制备的SiO2电阻率可高达10Ω·cm以上,它的本征击穿电场强度约为10～10V/cm。不同方法制备的SiO2的密度在2.0～2.3g/cm之间，折射率在1.43～1.47之间。氧化层在MEMS制造中有多个应用：

1)器件保护和隔离

2)表面钝化，

3)栅氧电介质，

4)掺杂阻挡，

5)金属层间的介质层。

6、掺杂

本征半导体中载流子数目极少，导电能力很低。所以在其中掺入微量的杂质，所形成的杂质半导体的导电性能将大大增强。掺杂方法主要扩散(Diffusion)和注入(Implantation)

7、化学气相沉积