[發明專利]一種MEMS麥克風缺陷監控結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201310630284.8
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103607687B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 康曉旭;袁超;周煒捷
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H04R29/00
• 分類號: H04R29/00;H04R31/00
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

本發明公開了一種MEMS麥克風監控結構，包括具有腔體的襯底；第一介質層，具有與腔體相通的通孔；下電極層，包括振動膜及與之相連的第一引出部；第二介質層；上電極層及絕緣層，絕緣層具有其中形成多個開孔的主體部，上電極層包括第二引出部以及在開孔下方形成的多個互不相連的朝向振動膜延伸的具有中空部的下凹結構，下凹結構與絕緣層的主體部構成背電極結構；下凹結構的截面為凹字形，其底部與振動膜平行，與振動膜形成多個平板電容；空氣隙，形成于振動膜與背電極結構之間；以及釋放孔，形成于背電極結構中，與空氣隙及通孔連通。本發明能夠方便地測量振動膜振動狀態下不同區域的變形情況。

技術領域

本發明涉及微電子機械系統技術領域，特別涉及一種MEMS麥克風缺陷監控結構及其制造方法。

背景技術

MEMS麥克風是迄今最成功的MEMS產品之一，其通過與集成電路制造兼容的表面加工或體硅加工工藝制造的麥克風，利用持續微縮的CMOS工藝技術，可以做得很小，使其能夠廣泛地應用到手機、筆記本電腦、平板電腦和攝像機等便攜設備中。

MEMS麥克風具有懸空結構的振動薄膜和背電極薄膜，而如何實現在線監控這兩層薄膜是否彎曲，對成品率控制非常重要。

目前一般使用白光干涉或激光共焦來進行薄膜的形貌測試，但該方法具有一定局限性，主要體現在：薄膜比較大時，在保證分辨率的情況下，其視場較小，需要利用拼接技術形成完整一副圖像；此外采用白光干涉或激光共焦只能測試上層薄膜的形貌，為了對下層薄膜的形貌也進行測試，現有技術是在對整個硅片的上層薄膜圖形化后，選取整個硅片中的部分芯片對其上層薄膜予以去除，從而露出下層薄膜進行在線監控。具體來說，通過4倍或5倍投影倍率的光刻機將光刻版上的圖形縮小4～5倍曝光到硅片的一個曝光場（shot），一個曝光場內有若干個芯片（die），因此只需一個曝光場接一個曝光場進行多次曝光，最終實現整個硅片的光刻圖形化。

然而，去除了上層薄膜的芯片只能用于在線監控，其本身的麥克風功能已經失效，且每一個曝光場內都有一個這樣失效的芯片，無疑會造成成本上升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MEMS麥克風缺陷監控結構及其制造方法，能夠對MEMS麥克風振動膜進行工藝監控，準確方便地測量振動膜不同位置的變形情況。

為達成上述目的，本發明提供一種MEMS麥克風的缺陷監控結構，包括：襯底，其具有腔體；第一介質層，形成于所述襯底上表面，具有與所述腔體相通的通孔；下電極層，包括振動膜及與之相連的第一引出部，所述振動膜位于所述通孔的上方；第二介質層，位于所述振動膜以外區域的第一介質層和下電極層上方；依次位于所述第二介質層上的上電極層及絕緣層，所述絕緣層具有主體部，所述主體部中形成多個開孔，所述上電極層包括第二引出部以及在所述開孔下方形成的多個朝向所述振動膜延伸的具有中空部的下凹結構，所述下凹結構與所述絕緣層的主體部構成背電極結構；其中所述下凹結構的截面為凹字形，其底部與所述振動膜平行；所述多個下凹結構互不相連，且通過多個所述第二引出部分別引出；所述多個下凹結構的底部與所述振動膜形成多個平板電容；空氣隙，形成于所述振動膜與所述背電極結構之間；以及釋放孔，形成于所述背電極結構中，與所述空氣隙連通。

可選的，所述釋放孔形成于所述下凹結構和/或所述絕緣層的主體部中。

可選的，所述上電極層和所述下電極層的材料為金屬或摻雜的多晶硅。

可選的，所述絕緣層的材料為氮化硅，所述第一介質層和第二介質層的材料為氧化硅。

可選的，所述缺陷監控結構通過使用一倍光刻版進行曝光而形成于整個硅片的特定芯片上，所述一倍光刻版的芯片圖形對應于整個硅片的芯片圖形。