一种麦克风器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种麦克风器件及其制作方法，包括步骤：1)提供一衬底，在所述衬底表面形成具有凹面的第一牺牲层；2)在所述第一牺牲层表面沉积形成凹形背板，刻蚀背板形成暴露所述第一牺牲层的开口；3)在所述背板表面以及开口中沉积第二牺牲层，并平坦化；4)在所述第二牺牲层表面沉积振动薄膜；5)刻蚀所述衬底，形成暴露所述第一牺牲层的背腔；6)通过所述开口，去除除边缘外的所述第一牺牲层和第二牺牲层，使所述背板和振动薄膜悬空。本发明专利技术通过将背板设置成凹形背板，当振动薄膜受到声压发生形变时，其形变灵敏度提高，从而进一步提高麦克风的声电转换性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造领域，涉及一种麦克风器件及其制作方法，特别是一种具有凹形背板的麦克风器件及其制作方法。
技术介绍
在随着移动通信技术的快速发展，消费者越来越多地使用通信设备，如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等；并且这些电子产品体积不断缩小、性能越来越高，相应的要求配套的电子元件的体积不断减小、且性能和一致性提高。目前，MEMS麦克风由于其小型化和轻薄化的特点，成为取代使用有机膜的驻极体电容麦克风的最佳候选者。MEMS麦克风通过与集成电路制造兼容的表面加工工艺制造而成，可以很好地应用于手机、笔记本、蓝牙耳机、摄像头等便携式电子产品中。如图1所示为现有技术中MEMS麦克风器件结构，所述麦克风器件至少包括：衬底1A，所述衬底1A具有上下贯穿的背腔101A；平面背板5A，架设在所述背腔101A的上方，所述背板5A上设置有多个开口；振动薄膜7A，以空气间隙为间隔形成于所述背板5A的上方。其中，背板5A和振动薄膜7A构成一个平行板电容器，背板5A作为下极板，通常由固定的极板形成，振动薄膜7A作为上极板，振动薄膜受到外界声音信号影响发生振动，使得上下极板之间的间距发生变化，进而改变平行板电容器的电容值，产生电压信号，实现声电转换功能。但是，随着麦克风器件的小型化，振动薄膜的形变量受到限制其灵敏度降低。因此，提供一种新型的麦克风器件及其制作方法是本领域技术人员需要解决的额课题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种麦克风器件及其制作方法，用于解决现有技术中麦克风器件灵敏度低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种麦克风器件的制作方法，所述麦克风器件的制作方法至少包括：1)提供一衬底，在所述衬底表面形成具有凹面的第一牺牲层；2)在所述第一牺牲层表面沉积形成凹形背板，刻蚀背板形成暴露所述第一牺牲层的开口；3)在所述背板表面以及开口中沉积第二牺牲层，并平坦化；4)在所述第二牺牲层表面沉积振动薄膜；5)刻蚀所述衬底，形成暴露所述第一牺牲层的背腔；6)通过所述开口，去除除边缘外的所述第一牺牲层和第二牺牲层，使所述背板和振动薄膜悬空。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，在所述步骤1)之前还包括步骤：在设定的初始条件下模拟麦克风中振动薄膜的形变状态，获得振动薄膜中心的最大形变量。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述步骤1)中形成具有凹面的第一牺牲层的步骤为：1-1)在所述衬底表面依次沉积第一牺牲层材料和硬掩膜层，并在所述硬掩膜层的涂敷光刻胶，曝光显影，刻蚀未被光刻胶保护的硬掩膜层，形成第一槽口；1-2)继续涂敷光刻胶并曝光显影，使光刻胶延伸至步骤1)中的部分槽口中，刻蚀未被光刻胶保护的第一槽口底部，形成第二槽口；1-3)继续涂敷光刻胶并曝光显影，使光刻胶延伸至步骤2)中的部分槽口中，刻蚀未被光刻胶保护的第二槽口底部，形成第三槽口；1-4)重复以上步骤，直至所述硬掩膜层形成两侧厚中间薄的阶梯状表面；1-5)刻蚀去除硬掩膜层及部分第一牺牲层，形成具有凹面的第一牺牲层。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述硬掩膜层为SiN。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述步骤1)中形成具有凹面的第一牺牲层的方法为各向同性的湿法刻蚀。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述步骤2)中凹形背板的厚度处处相等，厚度范围为10～100μm。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述步骤3)中采用化学机械抛光工艺平坦化所述第二牺牲层，所述第二牺牲层的中心厚度大于所述最大形变量。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述步骤4)中形成振动薄膜的过程为：在所述第二牺牲层表面沉积一层振动薄膜材料，然后刻蚀所述振动薄膜材料以及第二牺牲层以暴露出所述背板一侧的边缘，便于后续制作引出电极。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，在所述步骤4)和步骤5)之间还包括步骤：在所述振动薄膜以及背板表面沉积钝化层，然后将整个麦克风器件的底部朝上，再将所述钝化层与一支撑片键合。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述步骤6)完成后将整个麦克风器件的正面朝上，并去除所述支撑片，然后刻蚀所述钝化层，制作所述振动薄膜和后板的引出电极，去除钝化层。作为本专利技术麦克风器件的制作方法的一种优化的方案，所述麦克风器件为MEMS麦克风器件。本专利技术还提供一种麦克风器件，所述麦克风器件至少包括：衬底，所述衬底具有上下贯穿的背腔；凹形背板，架设在所述背腔的上方，所述背板上设置有多个开口；振动薄膜，以空气间隙为间隔形成于所述背板的上方。作为本专利技术麦克风器件的一种优化的方案，在所述背板及振动薄膜表面分别设置有引出电极，所述引出电极的材料为W、Al或Cu。作为本专利技术麦克风器件的一种优化的方案，所述背板的厚度处处相等，厚度范围为10～100μm。作为本专利技术麦克风器件的一种优化的方案，所述空气间隙的中心最大厚度大于所述振动薄膜受声压时的最大形变量。作为本专利技术麦克风器件的一种优化的方案，所述麦克风器件为MEMS麦克风器件。如上所述，本专利技术的麦克风器件及其制作方法，包括步骤：1)提供一衬底，在所述衬底表面形成具有凹面的第一牺牲层；2)在所述第一牺牲层表面沉积形成凹形背板，刻蚀背板形成暴露所述第一牺牲层的开口；3)在所述背板表面以及开口中沉积第二牺牲层，并平坦化；4)在所述第二牺牲层表面沉积振动薄膜；5)刻蚀所述衬底，形成暴露所述第一牺牲层的背腔；6)通过所述开口，去除除边缘外的所述第一牺牲层和第二牺牲层，使所述背板和振动薄膜悬空。本专利技术通过将背板设置成凹形背板，当振动薄膜受到声压发生形变时，其形变灵敏度提高，从而进一步提高麦克风的声电转换性能。附图说明图1为现有技术的麦克风器件的结构示意图。图2为本专利技术麦克风器件的制作方法流程示意图。图3为振动薄膜发生形变的示意图。图4和图5f为本专利技术麦克风器件制作方法步骤1)中呈现的结构示意图。图5a～图5f为本专利技术步骤1)形成凹面第一牺牲层的结构流程图。图6为本专利技术麦克风器件制作方法步骤2)中呈现的结构示意图。图7为本专利技术麦克风器件制作方法步骤3)中呈现的结构示意图。图8为本专利技术麦克风器件制作方法步骤4)中呈现的结构示意图。图9为本专利技术制作钝化层的示意图。图10为本专利技术制作支撑片的示意图。图11为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种麦克风器件的制作方法，其特征在于，所述麦克风器件的制作方法至少包括：1)提供一衬底，在所述衬底表面形成具有凹面的第一牺牲层；2)在所述第一牺牲层表面沉积形成凹形背板，刻蚀背板形成暴露所述第一牺牲层的开口；3)在所述背板表面以及开口中沉积第二牺牲层，并平坦化；4)在所述第二牺牲层表面沉积振动薄膜；5)刻蚀所述衬底，形成暴露所述第一牺牲层的背腔；6)通过所述开口，去除除边缘外的所述第一牺牲层和第二牺牲层，使所述背板和振动薄膜悬空。

【技术特征摘要】
1.一种麦克风器件的制作方法，其特征在于，所述麦克风器件的制作方法至少包括：
1)提供一衬底，在所述衬底表面形成具有凹面的第一牺牲层；
2)在所述第一牺牲层表面沉积形成凹形背板，刻蚀背板形成暴露所述第一牺牲层的开
口；
3)在所述背板表面以及开口中沉积第二牺牲层，并平坦化；
4)在所述第二牺牲层表面沉积振动薄膜；
5)刻蚀所述衬底，形成暴露所述第一牺牲层的背腔；
6)通过所述开口，去除除边缘外的所述第一牺牲层和第二牺牲层，使所述背板和振动薄
膜悬空。
2.根据权利要求1所述的麦克风器件的制作方法，其特征在于：在所述步骤1)之前还包括
步骤：在设定的初始条件下模拟麦克风中振动薄膜的形变状态，获得振动薄膜中心最大形
变量。
3.根据权利要求1所述的麦克风器件的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中形成具有凹
面的第一牺牲层的步骤为：
1-1)在所述衬底表面依次沉积第一牺牲层材料和硬掩膜层，并在所述硬掩膜层的涂
敷光刻胶，曝光显影，刻蚀未被光刻胶保护的硬掩膜层，形成第一槽口；
1-2)继续涂敷光刻胶并曝光显影，使光刻胶延伸至步骤1)中的部分槽口中，刻蚀
未被光刻胶保护的第一槽口底部，形成第二槽口；
1-3)继续涂敷光刻胶并曝光显影，使光刻胶延伸至步骤2)中的部分槽口中，刻蚀
未被光刻胶保护的第二槽口底部，形成第三槽口；
1-4)重复以上步骤，直至所述硬掩膜层形成两侧厚中间薄的阶梯状表面；
1-5)刻蚀去除硬掩膜层及部分第一牺牲层，形成具有凹面的第一牺牲层。
4.根据权利要求3所述的麦克风器件的制作方法，其特征在于：所述硬掩膜层为SiN。
5.根据权利要求1所述的麦克风器件的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中形成具有凹
面的第一牺牲层的方法为各向同性的湿法刻蚀。
6.根据权利要求1所述的麦克风器件的制作方法，其特征在于：所述步骤2)中凹形背板的
厚度处处相等，厚度范围为10～100μm。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何昭文，郑召星，袁俊，王奇峰，李曼曼，
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