[發明專利]一種MEMS麥克風結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201310631581.4
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103596110B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 康曉旭;袁超;左青云
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04
• 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

1.一種MEMS麥克風結構，其特征在于，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，至少部分與所述第一介質層的上表面接觸，所述下電極層包括相互連接的背電極及第一引出部，所述背電極位于所述通孔的上方；

上電極結構，其包括振動膜、與所述振動膜相連的第二引出部以及填充有一層絕緣層的環形溝槽；所述第二引出部被所述環形溝槽隔斷為兩部分；所述絕緣層從所述環形溝槽內側壁上端水平向內延伸至所述振動膜下方，使所述振動膜懸空于所述背電極上方；其中所述振動膜、第二引出部由上電極層形成；所述環形溝槽包括連接部，所述上電極層沉積于所述連接部的絕緣層上以使所述第二引出部的兩部分相連；所述環形溝槽底部的絕緣層支撐于所述下電極層上且位于所述背電極以外區域；其中，所述背電極為齒輪形狀，其包括圓形主體部及從所述圓形主體部向外延伸并在其邊緣均勻分布的多個齒部；所述振動膜為圓形，所述絕緣層從所述環形溝槽內側壁上端水平向內延伸的部分的形狀與所述多個齒部相對應；

空氣隙，形成于所述振動膜與所述背電極之間；以及

釋放孔，形成于所述背電極的圓形主體部中，與所述空氣隙及所述通孔連通；

其中所述連接部的絕緣層與上電極層之間填充有一層刻蝕選擇比高于所述絕緣層的第三介質層或所述環形溝槽的深度與底部開口寬度之比為大于等于5:1。

2.如權利要求1所述的MEMS麥克風結構，其特征在于，所述連接部的弧長小于等于所述環形溝槽周長的十分之一。

3.如權利要求1所述的MEMS麥克風結構，其特征在于，所述上電極層填充于所述環形溝槽中除所述連接部以外部分，且不與所述振動膜相連。

4.如權利要求1所述的MEMS麥克風結構，其特征在于，所述環形溝槽的深度與底部開口寬度之比為大于等于5:1，所述環形溝槽在垂直于所述襯底上表面的方向的截面形狀為矩形或倒梯形。

5.一種MEMS麥克風結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

在襯底上依次形成第一介質層，圖形化的下電極層和第二介質層；所述下電極層定義出具有多個釋放孔的背電極以及與所述背電極相連的第一引出部；所述背電極為齒輪形狀，其包括圓形主體部及從所述圓形主體部向外延伸并在其邊緣均勻分布的多個齒部；

在所述背電極以外區域光刻刻蝕所述第二介質層以形成底部延伸至所述下電極層的環形溝槽，所述環形溝槽具有連接部；

在上述結構上方沉積一層絕緣材料并圖形化以去除所述背電極上方的部分所述絕緣材料，以形成填充于所述環形溝槽內且從所述環形溝槽內側壁上端水平向內延伸的絕緣層；其中所述絕緣層從所述環形溝槽內側壁上端水平向內延伸的部分的形狀與所述多個齒部相對應；

在上述結構上沉積上電極層并圖形化，以形成圓形的振動膜及與所述振動膜相連的第二引出部，其中所述振動膜位于所述環形溝槽內側壁以內且底部邊緣覆蓋至少部分所述絕緣層從所述環形溝槽內側壁上端水平向內延伸的部分，所述第二引出部被所述環形溝槽分隔為兩部分，所述上電極層覆蓋于所述環形溝槽的連接部的絕緣層上以使所述第二引出部的兩部分相連；

形成上電極電連接以及下電極電連接；

形成貫穿所述襯底的腔體，所述腔體頂部位于所述背電極以內區域的下方；以及

通過所述釋放孔進行釋放工藝，去除所述腔體上方的所述第一介質層和第二介質層，使所述背電極與所述振動膜之間形成空氣隙。

6.如權利要求5所述的MEMS麥克風結構的制造方法，其特征在于，所述連接部的弧長小于等于所述環形溝槽周長的十分之一。

7.如權利要求5所述的MEMS麥克風結構的制造方法，其特征在于，所述上電極層在所述環形溝槽中淀積為一層，且位于所述連接部以外的所述上電極層不與所述振動膜相連。