MEMS麦克风及其形成方法技术

一种MEMS麦克风及其形成方法，其中MEMS麦克风的形成方法包括：提供基底；在正面形成振动膜、位于振动膜上的极板，极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在极板中形成有连通间隙的声孔；在背面形成第一背腔，第一背腔的深度小于所述基底厚度，第一背腔具有底面；在底面形成第二背腔，第二背腔露出振动膜且背向间隙，第二背腔在背面的投影位于第一背腔内。本技术方案中，第一背腔的体积相对增大MEMS麦克风的背腔体积，本方案的MEMS麦克风的形成方法突破了现有技术的限制，能够形成具有较大体积的背腔的MEMS麦克风，MEMS麦克风的信噪比高，性能较佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种MEMS麦克风及其形成方法。
技术介绍
采用微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)工艺的MEMS麦克风具有超小尺寸、低功耗、性能稳定(不随时间和温度而变化)等优势，逐渐取代了传统的麦克风。参照图1，现有的一种MEMS麦克风包括：基底1，基底1具有正面S1和背面S2，基底1具有贯穿正面S1和背面S2的背腔11；位于基底1正面S1上的振动膜2，振动膜2覆盖背腔11；位于振动膜2上的绝缘支撑部3、和横亘在绝缘支撑部3上的极板4，极板4与振动膜2之间具有间隙5，该间隙5背向背腔11，背腔11和间隙5为振动膜2振动位移提供空间，绝缘支撑部3支撑极板4并将极板4和振动膜2绝缘隔离。在极板4中形成有若干相互隔开的声孔41，声孔41与间隙5连通。在MEMS麦克风工作时，声音从声孔41进入间隙5，引起振动膜2振动。其中振动膜2与极板4相对而构成一个电容，振动膜2和极板4分别与读出电路(未示出)电连接。当振动膜2上下振动时，振动膜2与极板4之间的间距发生改变，这会引起电容值变化，进而使声音信号转换成电信号。其中，信噪比(SIGNAL-NOISE RATIO，S/N)是衡量MEMS麦克风性能的重要参数。S/N为麦克风的电信号与其中噪声之比，通常，信噪比越大，说明麦克风越安静，混在电信号里的噪声越小，就有更多的裕量来将需要的声音与不需要的噪声隔离开来，声音回放的音质量越高。其中背腔11体积是影响MEMS信噪比的一个重要因素，背腔11体积越大，信噪比越小，反之越大。但是，背腔11的位置受到间隙5限制，背腔11的开口附近的基底支撑振动膜2，因此振动膜2的尺寸限制了背腔11的开口大小，进而制约背腔11的体积，因此现有工艺无法进一步增大背腔11的体积，这使得MEMS麦克风信噪比较低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是，在现有MEMS麦克风中，背腔的位置受到极板和振动膜之间间隙的限制，背腔的开口附近的基底支撑振动膜，因此振动膜的尺寸限制了背腔的开口大小，进而制约背腔的体积，因此现有工艺无法进一步增大背腔的体积，这使得MEMS麦克风信噪比较低。为解决上述问题，本专利技术提供一种MEMS麦克风的形成方法，该MEMS麦克风的形成方法包括：提供基底，所述基底具有正面和背面；在所述正面形成振动膜、位于所述振动膜上方的极板，所述极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；在所述背面背向所述振动膜形成第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；在所述底面中形成第二背腔，所述第二背腔露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。可选地，在所述背面中形成第一背腔的方法包括：在所述背面上形成第一图形化的掩模层，定义出第一背腔的位置；以所述第一图形化的掩模层为掩模，刻蚀部分厚度的基底，形成所述第一背腔。可选地，在所述底面中形成第二背腔的方法包括：在所述第一图形化的掩模层和底面上形成第二图形化的掩模层，在所述底面定义出第二背腔的位置；以所述第二图形化的掩模层为掩模，刻蚀所述底面下的基底至露出所述振动膜，形成所述第二背腔；去除所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层。可选地，所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层的材料为光刻
胶。可选地，使用深反应离子刻蚀工艺，刻蚀所述基底。可选地，所述第二背腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底的厚度。可选地，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。可选地，在所述背面形成所述第一背腔之前，在所述正面形成覆盖所述基底及极板的支撑层；在所述底面形成所述第二背腔之后，去除所述支撑层。可选地，所述支撑层包括：氧化硅层和位于所述氧化硅层上的光刻胶层。可选地，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：在所述正面形成振动膜；在所述振动膜上形成牺牲层和位于所述牺牲层侧壁的支撑部；或者，在所述振动膜上形成牺牲层、和在所述基底上且所述振动膜和牺牲层侧壁形成支撑部，所述支撑部具有绝缘性；之后，在所述支撑部和牺牲层上形成极板；在所述极板中形成若干声孔，所述声孔露出所述牺牲层；在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所述极板与振动膜之间的间隙。可选地，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：在所述正面形成振动膜；在所述振动膜及基底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述振动膜上表面及侧壁；在所述牺牲层侧壁形成支撑部；在所述牺牲层和支撑部上方形成极板；在所述极板中形成声孔，所述声孔露出所述振动膜上方的牺牲层；在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所述极板与振动膜之间的间隙。可选地，所述支撑部和极板在同一步骤中形成。可选地，所述支撑部的数量为多个，多个所述支撑部围绕所述牺牲层间隔排列；或者，所述支撑部呈环形，环绕所述牺牲层。可选地，使用各向同性干法刻蚀去除所述牺牲层，刻蚀气体通过所述声孔刻蚀牺牲层；或者，使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，刻蚀剂通过所述声孔刻蚀牺牲层。本专利技术还提供一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风包括：基底，具有正面和背面；位于所述正面的振动膜；位于所述振动膜上方的极板，所述极板和振动膜绝缘隔离且两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；位于所述背面中且背向所述振动膜的第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底的厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；位于所述底面中且露出所述振动膜的第二背腔，露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。可选地，所述第二背腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底厚度。可选地，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。可选地，所述MEMS麦克风还包括：位于所述振动膜上的支撑部；或者，位于所述基底上且所述振动膜侧壁的支撑部，所述支撑部上表面高于所述振动膜上表面；并且，所述极板支撑在支撑部上，所述支撑部具有绝缘性。可选地，所述MEMS麦克风还包括：位于所述基底的正面且与所述振动膜间隔开的支撑部，所述支撑部上表面高于所述振动膜上表面，所述极板支撑在所述支撑部上。可选地，所述极板与支撑部为一体结构。可选地，所述支撑部的数量为多个，多个所述支撑部围绕间隙间隔排列；或者，所述支撑部呈环形，围成所述间隙。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：与现有技术的背腔相比，本方案的MEMS麦克风的背腔包括第一背腔和第二背腔，第一背腔和第二背腔的深度之和等于基底的厚度。第二背腔背向间隙，第二背腔的位置受到间隙的限制。同时，振动膜覆盖第二背腔，第二背腔附近的基底支撑振动膜，因此第二背腔的开口大小受到振动膜在平行于正面方向的尺寸限制。但是，由于第二背腔在背面的投影位于第一背腔内，第一背腔的开口大小大于第二背腔的开口大小，在第二背腔的开口大小受到限制时，第一背腔相对增大了第二背腔的开口大小，也就是第一背腔在背面上投影的面积大于第二背腔在背面上投影的面积。这样，与现有的MEMS麦克风的背腔相比，在基底厚度相等时，第一背腔和第二背腔的体积之和明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底具有正面和背面；在所述正面形成振动膜、位于所述振动膜上方的极板，所述极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；在所述背面背向所述振动膜形成第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；在所述底面中形成第二背腔，所述第二背腔露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底具有正面和背面；在所述正面形成振动膜、位于所述振动膜上方的极板，所述极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；在所述背面背向所述振动膜形成第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；在所述底面中形成第二背腔，所述第二背腔露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。2.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述背面中形成第一背腔的方法包括：在所述背面上形成第一图形化的掩模层，定义出第一背腔的位置；以所述第一图形化的掩模层为掩模，刻蚀部分厚度的基底，形成所述第一背腔。3.如权利要求2所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述底面中形成第二背腔的方法包括：在所述第一图形化的掩模层和底面上形成第二图形化的掩模层，在所述底面定义出第二背腔的位置；以所述第二图形化的掩模层为掩模，刻蚀所述底面下的基底至露出所述振动膜，形成所述第二背腔；去除所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层。4.如权利要求2或3所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层的材料为光刻胶。5.如权利要求2或3所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，使用深反应离子刻蚀工艺，刻蚀所述基底。6.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述第二背
\t腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底厚度。7.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。8.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述背面形成所述第一背腔之前，在所述正面形成覆盖所述基底及极板的支撑层；在所述底面形成所述第二背腔之后，去除所述支撑层。9.如权利要求8所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述支撑层包括：氧化硅层和位于所述氧化硅层上的光刻胶层。10.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：在所述正面形成振动膜；在所述振动膜上形成牺牲层和位于所述牺牲层侧壁的支撑部；或者，在所述振动膜上形成牺牲层、和在所述基底上且所述振动膜和牺牲层侧壁形成支撑部，所述支撑部具有绝缘性；之后，在所述支撑部和牺牲层上形成极板；在所述极板中形成若干声孔，所述声孔露出所述牺牲层；在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：闾新明，李卫刚，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31