[發明專利]一種集成硅微麥克風與CMOS集成電路的芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 201210197289.1
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102740207A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 潘昕;宋青林
• 申請（專利權）人: 歌爾聲學股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種集成硅微麥克風與CMOS集成電路的芯片，所述芯片以硅晶圓為基片，所述硅晶圓一表面劃分為兩個區域：CMOS集成電路區域和硅微麥克風區域，其特征在于，

所述硅微麥克風區域包括兩個或更多個MEMS聲換能器，MEMS聲換能器之間以并聯、串聯或者差分的方式彼此互聯，并且MEMS聲換能器之間以及MEMS聲換能器與CMOS集成電路之間通過片內的電連接通路實現電氣連接。

2.根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述各個MEMS聲換能器的背極板由單晶硅和在其上沉積的多晶硅柵層構成，所述多晶硅柵層是在制作CMOS集成電路中由沉積的多晶硅柵層同時延伸至所述硅微麥克風區域形成；刻蝕所述多晶硅柵層形成各個MEMS聲換能器的背電極，背電極之間的電連接通路、背電極與CMOS集成電路之間的電連接通路，以及預留出振膜電極與CMOS集成電路的電氣接口。

3.根據權利要求2所述的芯片，其特征在于，所述MEMS聲換能器之間良好匹配。

4.根據權利要求2或3所述的芯片，其特征在于，所述硅微麥克風區域包括四個MEMS聲換能器。

5.根據權利要求4所述的芯片，其特征在于，所述四個MEMS聲換能器之間并聯連接：四個背電極依次連接至CMOS集成電路的一個預留接口；四個振膜電極并列連接至CMOS集成電路的另一個預留接口。

6.根據權利要求4所述的芯片，其特征在于，所述四個MEMS聲換能器之間串聯連接：四個背電極彼此隔離，其中第一個背電極單獨與CMOS集成電路的一個預留接口連接，其余三個背電極各預留一個接口用于與另一MEMS聲換能器的振膜電極相連，四個振膜電極串聯連接，其中前三個振膜電極依次連接至對應的另一MEMS聲換能器的背電極的預留接口，最后一個振膜電極連接至CMOS集成電路的另一個預留接口。

7.根據權利要求4所述的芯片，其特征在于，所述四個MEMS聲換能器之間差分連接：四個背電極依次連接至CMOS集成電路的一個預留接口，四個振膜電極分別對應連接至CMOS集成電路的四個預留接口，所述四個預留接口構成差分放大器的四個輸入點。

8.一種集成硅微麥克風與CMOS集成電路的芯片的制作方法，其特征在于包括步驟：

1)選擇一硅晶圓，將所述硅晶圓一表面劃分為兩個區域，第一區域用于制作CMOS集成電路，第二區域用于制作硅微麥克風；

2)按照標準工藝流程在所述第一區域上制作CMOS集成電路；其中，場氧步驟時，硅晶圓的另一表面一同氧化，并在隨后的工藝過程中保護該氧化硅層，另外在沉積所述CMOS集成電路的多晶硅柵層時，多晶硅柵層延伸至所述第二區域，在刻蝕第一區域的多晶硅柵層的同時，在第二區域刻蝕所述多晶硅柵層，依照預設計，形成兩個或更多個MEMS聲換能器的各個背電極、各個背電極之間的電連接通路、各個背電極與所述CMOS集成電路之間的電氣通路，以及預留出所述兩個或更多個MEMS聲換能器的各個未制作的振膜電極與所述CMOS集成電路的電氣接口；

3)利用ICP深刻蝕第二區域的所述多晶硅柵層及所述硅晶圓，形成所述兩個或更多個MEMS聲換能器的各個背極板的開孔；

4)采用低于400℃的低溫工藝在所述各個背極板上沉積犧牲層；

5)采用低于400℃的低溫工藝在所述犧牲層上沉積振動膜層，刻蝕振動膜層形成所述兩個或更多個MEMS聲換能器的各個振動膜區域，同時部分刻蝕犧牲層打開預留的各個振膜電極與所述CMOS集成電路電氣連接通路的接觸孔；

6)采用低于400℃的低溫工藝在所述振動膜層上沉積金屬電極層，刻蝕所述金屬電極層形成所述兩個或更多個MEMS聲換能器的各個振膜電極；

7)自所述第二區域的另一表面刻蝕所述保留的氧化硅層，利用ICP深刻蝕所述硅晶圓的襯底，形成所述兩個或更多個MEMS聲換能器的各個背腔，每個背腔開口與其所對應背極板的開孔互相貫通，各個MEMS聲換能器的背極板由殘余的單晶硅層與附著其上的多晶硅柵層共同構成；

8)刻蝕所述犧牲層以在各個MEMS聲換能器的背極板和振動膜之間形成空氣隙，并在各個MEMS聲換能器的振動膜的邊緣區域上保留部分犧牲層作為支撐該振動膜的絕緣支撐體。

9.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于，在各個MEMS聲換能器的振動膜上設置釋放孔。

10.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于，在沉積所述犧牲層的過程中，如果犧牲層上存在凹槽，則沉積在所述犧牲層上的振動膜材料將填充所述犧牲層上的凹槽，形成加強筋結構。