[發明專利]集成電路與電容式微硅麥克風單片集成的制作方法及芯片

無效

• 申請號: 201210024962.1
• 申請日: 2012-02-06
• 公開（公告）號: CN103248994A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 胡維;李剛;梅嘉欣
• 申請（專利權）人: 蘇州敏芯微電子技術有限公司
• 主分類號: H04R31/00
• 分類號: H04R31/00;H04R19/04
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔;黃曉明

技術領域

本發明涉及一種基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風單片集成的制作方法及由此制作方法形成的單片集成芯片。

背景技術

麥克風是一種將聲音信號轉化為電信號的換能器。電容式麥克風的基本結構包括作為電容一極的敏感膜和作為電容另外一極的背極板，當聲音信號作用于麥克風，聲壓導致敏感膜產生形變，進而引起敏感膜與背極板之間的電容發生變化，此電容變化可由后續處理電路轉化為電信號。

自Bell實驗室科學家于1962?年發明駐極體電容式麥克風（ECM）以來，經過幾十年的發展，ECM已經廣泛應用于各個領域。但傳統ECM在高溫下其敏感膜中的常駐電荷會發生泄漏，進而導致ECM失效。而在組裝消費類電子產品的工藝中，器件自動化表面貼裝工藝常需經歷高達260℃的焊接溫度，所以ECM在配裝至電路板時，目前只能依賴人力手工組裝，伴隨著手機、PDA、MP3?播放器及數碼相機等消費類電子產品市場的發展，ECM正逐漸在這些大批量生產的消費類電子產品領域喪失優勢。

MEMS是近年來高速發展的一項新技術，它采用先進半導體制造工藝，可實現MEMS器件的批量制造。與對應的傳統器件相比，MEMS器件在耐高溫、體積、功耗、重量以及價格方面有十分明顯的優勢。而利用MEMS?技術制造的微型硅麥克風由于有能耐受表面貼裝中高溫的優點，正迅速成為?ECM?產品的代替者，近幾年微型硅麥克風市場有著相當的高增長。

利用MEMS技術加工的微硅麥克風與傳統ECM一個重要不同點在于偏置電壓施加方式。ECM是通過存儲在麥克風敏感膜片中的常駐電荷對其進行偏置，而微硅麥克風是通過外電源直接對麥克風提供偏置電壓，無須在敏感膜中存儲常駐電荷，所以沒有常駐電荷在高溫下流失的危險，因此微硅麥克風可承受在自動化表面貼裝工藝中所需經歷的高溫，從而可采用自動化表面貼裝工藝，而非采用人力手工安裝。

目前，MEMS器件和集成電路（IC）一般采用多片集成方式集成化，即由不同廠商采用不同的工藝流程在不同芯片上分別獨立完成電路和MEMS器件的制作，然后再將兩者混合封裝集成為一個功能單元。這種方法的好處是制造工藝難度小，MEMS器件的設計及制造可單獨優化。該種方法在多種MEMS器件集成中都有應用，例如壓阻型傳感器等。

然而對于某些應用，如高輸出阻抗的壓電及電容等類型的傳感器，MEMS器件和IC進行單片集成則更有優勢，可有效提高器件整體性能并降低干擾噪聲的影響。電容式微硅麥克風即具有高輸出阻抗的特點，導致其受環境干擾噪音和寄生電容的影響較大，因此微硅麥克風采用單片集成方式相對于采用多片集成式可在器件整體性能、尺寸、功耗等方面有較大提高。

實現MEMS器件和IC單片集成的制作方法有三種：第一，先完成MEMS器件的制作，然后再在同一基片上完成IC的制作；第二，MEMS器件和IC在制作過程中單步工藝相互交叉進行；第三種方法即“后半導體工藝”，先采用標準工藝制作IC，然后再在同一基片上完成MEMS器件的制作。

第一種及第二種方法的缺點是可能引入污染，導致IC失效，并有進一步可能導致設備污染。第三種集成方法的好處是可避免前兩種集成方法引入的污染，還可充分利用現有成熟的標準IC制造流程，不必修改IC制造流程，這有助于提高成品率及降低對設備的投資。第三種集成方法的缺點是在IC完成后，為不影響IC性能，在其后MEMS器件制造過程中不能有高溫工藝，因為IC制造流程完成后，作為金屬電極的鋁等金屬不能承受400℃以上的高溫。而現有MEMS技術中多采用多晶硅等材料作為結構材料，而制備多晶硅的溫度一般高于400℃。

因此，如何解決現有技術存在的問題而在同一基片上完成標準的IC和MEMS器件的制作，實已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于SOI襯底且無須經歷高溫的集成電路與電容式微硅麥克風單片集成的制作方法。

本發明的另一目的在于提供一種具有高靈敏度的基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風單片集成芯片。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:?一種集成電路與電容式微硅麥克風單片集成的制作方法，其包括如下步驟：

1)提供一SOI基片，所述SOI基片的第一表面具有用于生成集成電路的第一區域及用于生成電容式微硅麥克風的第二區域，所述SOI基片包括硅器件層；

2)按照標準半導體工藝流程在所述第一區域上生成與電容式微硅麥克風電氣連接的集成電路，同時，在所述第二區域上形成與制作所述集成電路時一同制作的金屬導電層及介質絕緣層；