MEMS麦克风及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种MEMS麦克风及其制备方法。该制备方法中，通过去除牺牲材料层中位于振动膜端部的部分，以使背极板的侧边部可以抵接至振动膜的端部上以支撑所形成的背极板。并且，在刻蚀牺牲材料层以暴露出振动膜端部的过程中，通过调整刻蚀工艺以使牺牲材料层的侧壁倾斜度降低，如此，即可使得覆盖在牺牲材料层上的背极板其侧边部相应的具备较小的侧壁倾斜度，有效减小了该倾斜侧壁所对应的顶角上的应力，降低了该顶角在受到冲击时发生破裂的风险，提高了背极板的强度。提高了背极板的强度。提高了背极板的强度。

【技术实现步骤摘要】
MEMS麦克风及其制备方法


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种MEMS麦克风及其制备方法。

技术介绍

[0002]采用微电子机械系统工艺(Micro Electro Mechanical System，MEMS)制备形成的MEMS麦克风器件，由于其小型化和轻薄化的特点而被广泛应用。在MEMS麦克风器件中通常包括依次设置在衬底上的下极板和上极板，所述下极板的边缘下方还设置有第一支撑部以用于支撑所述下极板，并在下极板的下方形成背腔，以及所述下极板和所述上极板之间通过第二支撑部，以使所述下极板和所述上极板相互间隔并形成有空腔。
[0003]其中，在一些特定的MEMS麦克风器件中，背极板的侧边部会直接设置在振动膜的端部上方，因此希望可以提高背极板的侧边部的机械强度，提高对背极板的支撑性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种MEMS麦克风的制备方法，以使所制备出的MEMS麦克风的背极板具有更高的强度。
[0005]为此，本专利技术提供了一种MEMS麦克风的制备方法，包括：在一衬底上形成振动膜，所述衬底具有第一区段，所述振动膜的端部延伸至所述第一区段内；在所述振动膜上形成牺牲材料层；在所述牺牲材料层上形成光阻层，所述光阻层暴露出所述牺牲材料层中位于第一区段内的部分；在所述光阻层的掩模下执行刻蚀工艺，以刻蚀所述牺牲材料层位于第一区段内的部分而暴露出所述振动膜的端部；形成背极板，所述背极板覆盖所述振动膜的端部和所述牺牲材料层；以及，去除所述牺牲材料层，以释放出所述振动膜和所述背极板之间的空间。其中，用于刻蚀第二牺牲层的刻蚀工艺包括：第一刻蚀过程，用于至少部分去除所述牺牲材料层暴露出的部分；以及，第二刻蚀过程，用于降低所述光阻层的侧壁倾斜度，同时降低所述牺牲材料层的侧壁倾斜度。
[0006]可选的，在所述第二刻蚀过程中降低刻蚀功率，提高对所述光阻层的消耗速率，以降低所述光阻层的侧壁倾斜度。其中，在所述第二刻蚀过程中刻蚀功率可以呈梯度下降。
[0007]可选的，在执行所述第二刻蚀过程之后，还包括：第三刻蚀过程，用于修整牺牲材料层的倾斜侧壁所对应的顶角，以使所述顶角更为平缓。
[0008]可选的，所述第三刻蚀过程包括：在第一时间段内降低氧气的流量并进行刻蚀，在第二时间段内提高氧气的流量并进行刻蚀。
[0009]可选的，在执行第一刻蚀过程之后，并在执行第二刻蚀过程之前，所述牺牲材料层的侧壁倾斜度为70
°‑
90
°
。
[0010]可选的，在执行第二刻蚀过程之后，所述牺牲材料层的侧壁倾斜度小于等于45
°
。
[0011]可选的，在形成所述光阻层之前，还包括：对所述牺牲材料层在第一区段和第二区段内的部分进行刻蚀，并刻蚀至预定深度位置，其中所述预定深度位置高于所述振动膜的顶表面位置，所述第二区段位于所述第一区域朝向振动膜中心区域的一侧，并和所述第一
区段连接。
[0012]基于如上所述的制备方法，本专利技术还提供了一种MEMS麦克风，包括：形成在衬底上方的振动膜和背极板，所述背极板具有侧边部和平板部，所述侧边部的底部抵接在所述振动膜的端部上，以及所述侧边部还呈台阶状而逐级攀升至所述平板部，并且所述侧边部中至少最底层台阶的侧壁倾斜度小于等于45
°
。
[0013]可选的，所述侧边部中至少最底层台阶的顶角为弧形顶角。
[0014]本专利技术提供的MEMS麦克风的制备方法中，在形成背极板之前，去除牺牲材料层中位于振动膜端部的部分，从而可使背极板的侧边部可以抵接至振动膜的端部上以支撑所形成的背极板。其中，在刻蚀牺牲材料层以暴露出振动膜端部的过程中，具体包括第一刻蚀过程和第二刻蚀过程，并在第二刻蚀过程中通过降低光阻层的侧壁倾斜度，以同时使牺牲材料层的侧壁倾斜度降低。而随着牺牲材料层的侧壁倾斜度的降低，使得覆盖在牺牲材料层上的背极板其侧边部相应的具备较小的侧壁倾斜度，有效减小了该倾斜侧壁所对应的顶角上的应力，降低了该顶角在受到冲击时发生破裂的风险，提高了背极板的强度。
附图说明
[0015]图1为一种MEMS麦克风的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术一实施例中的MEMS麦克风的制备方法的流程示意图。
[0017]图3
‑
图10为本专利技术一实施例中的MEMS麦克风在其制备过程中的结构示意图。
[0018]其中，附图标记如下：
[0019]100
‑
衬底；
[0020]100A
‑
第一区段；
[0021]100B
‑
第二区段；
[0022]200/20
‑
振动膜；
[0023]210
‑
阻挡部；
[0024]310
‑
第一牺牲层；
[0025]320
‑
第二牺牲层；
[0026]320a/320b
‑
侧壁；
[0027]320c
‑
顶角；
[0028]400
‑
光阻层；
[0029]400a/400b
‑
侧壁；
[0030]500
‑
背极板；
[0031]500a
‑
顶角。
具体实施方式
[0032]承如
技术介绍
所述，MEMS麦克风的背极板的机械强度需要进一步优化。例如图1中示出的一种MEMS麦克风，其背极板50的侧边部直接搭载在振动膜20的端部上以支撑整个背极板50。然而，该MEMS麦克风中，其背极板50的侧边部形成有台阶，并且该台阶在外界冲击下极易破裂，从而导致背极板50坍塌。
[0033]对此，本专利技术的专利技术人经过大量研究后发现，该MEMS麦克风中其背极板50的台阶
的侧壁倾斜角度θ通常较大(例如为70
°
～80
°
)，从而使得台阶的顶角位置应力集中，因此，在器件跌落的过程中极易发生破裂。
[0034]有鉴于此，本专利技术提供了一种MEMS麦克风的制备方法，其可以大大提高背极板的机械强度，尤其是能够改善背极板其侧边部的台阶容易破裂的问题。具体可参考图2所示，本专利技术提供的一实施例中的MEMS麦克风的制备方法包括如下步骤。
[0035]步骤S100，在一衬底上形成振动膜，所述衬底具有第一区段，所述振动膜的端部延伸至所述第一区段内。
[0036]步骤S200，在所述振动膜上形成牺牲材料层。
[0037]步骤S300，在所述牺牲材料层上形成光阻层，所述光阻层暴露出所述牺牲材料层中位于第一区段内的部分。
[0038]步骤S400，在所述光阻层的掩模下执行刻蚀工艺，以刻蚀所述牺牲材料层位于第一区段内的部分而暴露出所述振动膜的端部。其中，所述刻蚀工艺包括：第一刻蚀过程，用于至少部分去除所述牺牲材料层暴露出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，包括：在一衬底上形成振动膜，所述衬底具有第一区段，所述振动膜的端部延伸至所述第一区段内；在所述振动膜上形成牺牲材料层；在所述牺牲材料层上形成光阻层，所述光阻层暴露出所述牺牲材料层中位于第一区段内的部分；在所述光阻层的掩模下执行刻蚀工艺，以刻蚀所述牺牲材料层位于第一区段内的部分而暴露出所述振动膜的端部；其中，所述刻蚀工艺包括：第一刻蚀过程，用于至少部分去除所述牺牲材料层暴露出的部分；以及，第二刻蚀过程，用于降低所述光阻层的侧壁倾斜度，同时降低所述牺牲材料层的侧壁倾斜度；形成背极板，所述背极板覆盖所述振动膜的端部和所述牺牲材料层；以及，去除所述牺牲材料层，以释放出所述振动膜和所述背极板之间的空间。2.如权利要求1所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，在所述第二刻蚀过程中降低刻蚀功率，提高对所述光阻层的消耗速率，以降低所述光阻层的侧壁倾斜度。3.如权利要求2所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，在所述第二刻蚀过程中刻蚀功率呈梯度下降。4.如权利要求1所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，在执行所述第二刻蚀过程之后，还包括：第三刻蚀过程，用于修整牺牲材料层的倾斜侧壁所对应的顶角，以使所述顶角更为平缓。5.如权利要求4所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚阳文，方羊，闾新明，胡永宝，
申请(专利权)人：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：