[實用新型]MEMS麥克風

有效

• 申請號: 201922131501.4
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN211184240U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 聞永祥;孫福河;劉琛;周燕春
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司;杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H04R19/00
• 分類號: H04R19/00;H04R19/04
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

公開了一種MEMS麥克風。所述方法包括：在襯底上依次形成第一隔離層、膜片和第二隔離層；在所述第二隔離層上依次形成第一保護層、第二保護層、背極板、第三保護層和第四保護層；形成貫穿所述襯底的聲腔；形成貫穿所述第一保護層、所述第二保護層、所述背極板、所述第三保護層和所述第四保護層的釋放孔；經由所述聲腔和所述釋放孔釋放所述膜片。本實用新型在釋放膜片的蝕刻步驟中采用第一保護層至第四保護層保護背極板，在釋放結構中的膜片時背極板不被腐蝕。

技術領域

本實用新型屬于微麥克風的技術領域，更具體地，涉及MEMS麥克風。

背景技術

MEMS((Micro-Electro-Mechanical System，微電子機械系統))麥克風是采用半導體技術制造的電容式麥克風。由于具有體積小、靈敏度高、與現有半導體技術兼容性好的優點，MEMS麥克風在手機等移動終端上的應用越來越廣泛。MEMS麥克風的結構包括彼此相對的膜片和背極板，二者分別經由導電通道連接至相應的電極。在膜片和背極板之間還包括隔離層。該隔離層用于隔開膜片和背極板，并且其中形成有空腔以提供膜片所需的振動空間。

在現有的MEMS麥克風中，采用氮化硅作為背極板的材料。氮化硅層的剛性較好，可以獲得良好的聲學性能。然而，在膜片和背極板的設計間距較小的情形下，在濕法蝕刻隔離層以形成空腔的步驟中以及在MEMS麥克風的應用期間，膜片與背極板之間容易形成粘連，導致器件失效，使得成品率降低。MEMS麥克風中微結構的粘連已成為MEMS麥克風的微機械加工和應用過程中產生成品報廢的主要原因，嚴重制約了MEMS麥克風發展和產業化應用。

作為進一步改進，采用HF酸氣相熏蒸的方法以去除隔離層的一部分以形成空腔。然而，HF氣相熏蒸會對背極板造成腐蝕，導致器件失效，使得成品率降低。

期待進一步改進MEMS麥克風以提高成品率和器件性能可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種MEMS麥克風，其中，在背極板彼此相對的表面形成保護層，從而在釋放膜片的蝕刻步驟中保護背極板，以及在釋放膜片之后，至少在所述膜片的暴露表面形成單分子層有機膜，從而可以提高成品率和器件性能可靠性。

根據本實用新型提供的一種MEMS麥克風，包括：在襯底上依次形成的第一隔離層、膜片和第二隔離層；在所述第二隔離層上依次形成的第一保護層、第二保護層、背極板、第三保護層和第四保護層；貫穿所述第一保護層、所述第二保護層、所述背極板、所述第三保護層和所述第四保護層的釋放孔；貫穿所述第二隔離層的空腔，所述空腔與所述釋放孔連通；以及貫穿所述襯底和所述第一隔離層的聲腔，其中，所述第一隔離層和所述第二隔離層夾持所述膜片的周邊部分。

優選地，還包括：至少覆蓋在所述膜片的暴露表面上的單分子層有機膜。

優選地，在所述膜片的振動期間，所述聲腔和所述釋放孔作為氣流通道。

優選地，還包括金屬氧化物膜、氧化硅膜中的至少一層附加膜，所述附加膜與所述單分子層有機膜形成疊層結構。

優選地，所述單分子層有機膜覆蓋所述MEMS麥克風的外部表面以及與外部環境連通的內部表面。

優選地，所述單分子層有機膜覆蓋所述第一保護層在所述空腔中的暴露表面。

優選地，所述膜片和所述背極板分別由摻雜的多晶硅組成。

優選地，所述第一保護層至所述第四保護層中的每一個由選自氮化硅層、氮化硼層、碳化硅層中的任一種組成。

優選地，所述第一保護層與所述第二保護層的組成材料不同。

優選地，所述第三保護層和所述第四保護層的組成材料不同。

優選地，所述第一隔離層的表面上包括環形凹槽。