CN101427593A - 单裸片微机电系统声学换能器及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种声学微机电系统(MEMS)换能器，其形成在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分。本发明还涉及一种制造这种声学MEMS换能器的方法。所述声学MEMS换能器包括形成在裸片中以由此提供背部容积的空腔，所述背部容积具有朝向空腔的开口的上部和朝向空腔的底部的下部。背板和隔膜被布置成基本上平行于在这两者之间的空气隙且至少部分地延伸跨越空腔的开口，所述背板和隔膜随裸片的正表面部分一起整体形成。空腔的底部以裸片为边界。隔膜可以被布置在背板上方且至少部分地延伸跨越背板。优选地，在裸片中形成背面开口，所述开口从裸片的背表面部分延伸到空腔底部。可以通过密封材料来声学上密封背面开口的一部分或全部。
Description
技术领域
本发明涉及在基于半导体材料的单个裸片上形成的声学微机电系统(MEMS)换能器。
背景技术
用于在诸如移动终端和听觉假体等的便携式通信设备中应用的MEMS声学换能器必须是具有小尺寸和低成本且仍保持良好的电声性能、可靠性和可操作性的鲁棒设备。对于保持MEMS(微机电系统)声学换能器的低制造成本和高可靠性而言，重要的问题是要减少需要制造、测试和组装的分立元件的数量。由于这些元件中每个元件的小体积以及所需要的对这些元件中每个元件的精确校准，因此多元件MEMS声学换能器的组装具有若干缺点。精密的组装工艺增加了制造时间并导致了产量损失，这转化成了增加的制造成本。
EP 0 561 566 B1公开了一种硅麦克风组件，其包括至少两个分立元件：MEMS换能器裸片和基础部件。MEMS换能器裸片包括整体形成的隔膜和背板结构、FET电路以及偏压源。贯通孔从在其中布置有隔膜和背板结构的MEMS换能器裸片的上部、自所述背板下方而延伸到所述MEMS换能器裸片的下表面。通过晶片级接合工艺将基础部件固定到MEMS换能器裸片的下表面，以便密封在MEMS换能器裸片的下表面部分处的贯通孔以及产生用于硅麦克风组件的封闭背腔。该现有技术参考文件并未公开：如何在所述硅麦克风组件上定位电端子或电凸点、以及将其定位在所述硅麦克风组件上的何处，以向外部载体如PCB等提供连通性。
US 2005/0018864公开了一种硅麦克风组件，其包括三个分立元件：MEMS换能器裸片、集成电路裸片以及传统的基于PCB的基板。MEMS换能器裸片和集成电路被附接到基于PCB的基板的上表面，并与电气轨迹(electrical trace)相连。相对的上表面和下表面之间的电镀馈通孔建立了与基于PCB的基板的下表面之间的电连接，该基于PCB的基板的下表面还保持了用于将硅麦克风组件连接到外部PCB的电端子或电凸点。所述下表面基本上是平面，并且通过传统的回流焊接工艺来定位所述电凸点，以允许所述硅麦克风组件附接到外部PCB。MEMS换能器裸片以及集成电路基板或裸片的相应的电接触点被线焊到布置在基于PCB的基板的上表面上的对应点。布置在MEMS换能器裸片的隔膜和背腔结构的下方的PCB基板中的凹槽或孔用作MEMS换能器裸片的背腔或容积。导电的盖或罩被附接在PCB基板的上部的周围，用于遮盖MEMS换能器裸片和集成电路，以免受诸如光和潮湿等的外部环境损害。在形成在导电盖和内容积中的声音入口中放置有网格，所述网格在导电盖和PCB基板的上表面的下方被封闭，其构成了硅麦克风组件的前腔。
US 6,522,762公开了一种以所谓的“芯片尺寸封装”而形成的硅麦克风组件。该硅麦克风组件包括MEMS换能器裸片、分立的集成电路裸片、以及在其中形成有通孔的硅载体基板。该MEMS换能器裸片与集成电路位置相邻，并且均通过相应的接合点组、经由倒装焊而附接到硅载体基板的上表面。MEMS换能器裸片和集成电路与运行在硅载体基板上的电气轨迹相连。在硅载体基板的相对的上表面与下表面之间的馈通结构建立了与硅基板的下表面之间的电连接，该硅基板的下表面还保持了用于将硅麦克风组件电连接到外部PCB的电端子或电凸点。所述下表面基本上是平面，并且通过传统的回流焊接工艺来对所述电凸点进行定位，以允许所述硅麦克风组件附接到外部PCB。
Akustica公司已经在2003年6月9日在Electonic Design Magazine中宣布了一种模拟CMOS IC，其包括在硅中蚀刻的且与MOSFET放大器相集成的、64个微机械加工的电容式麦克风阵列。
US 6,829,131描述了具有连接到硅膜结构的积分数字PWM放大器的MEMS裸片，其适用于通过静电激励来产生声压信号。
本发明的目的是提供一种改进的MEMS声学换能器，其形成在单个半导体裸片上，由此可以避免用于生产MEMS声学换能器的晶片级接合工艺和/或若干元件的组装。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种声学微机电系统(MEMS)换能器，其形成在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分，所述声学MEMS换能器包括：
空腔，其形成在所述裸片中以由此提供背部容积，其中所述背部容积具有朝向所述空腔的开口的上部和朝向所述空腔的底部的下部；以及
背板和隔膜(diaphragm)，其被布置成基本上平行于在所述背板和隔膜这两者之间的空气隙并且至少部分地延伸跨越所述空腔的开口，所述背板和隔膜随所述裸片的正表面部分一起整体形成；
其中所述空腔的底部以所述裸片为边界。
本发明涵盖了其中背板被布置在隔膜之上并且至少部分地延伸跨越背板的实施例，但是本发明还涵盖了其中隔膜被布置在背板之上并且至少部分地延伸跨越背板的另一优选实施例。
在本发明的换能器的实施例中，背面开口被形成在裸片中，其中所述开口从所述裸片的背表面部分延伸到所述空腔底部。这里，可以通过密封材料声学上密封所述背面开口的至少一部分或全部。
当背面开口被声学上密封时，所形成的换能器可以是全向麦克风，而当背面开口并未被声学上密封时，所形成的换能器可以是定向麦克风。优选地，背部容积基本上是封闭的，以及由此背面开口基本上是封闭的，以便由此获得声学上密封的容积。然而，还优选的是，向背部容积设置静压均衡出口或静压均衡孔。在此，静压均衡出口或静压均衡孔被设于背部容积的底部和/或顶部，例如通过使一个或更多个背面开口保留未被密封，或者通过具有穿过所述隔膜的通风孔来实现。
根据本发明的换能器的实施例，从空腔的底部到顶部或开口的距离是在100-700μm的范围之内，例如在100-500μm的范围内，例如约300μm。
本发明的换能器还涵盖了一些实施例，其中一个或更多个集成电路如一个或更多个CMOS电路被形成在所述裸片的正表面部分中，其中隔膜和背板经由在所述裸片的正表面部分之中或之上形成的电连接而电连接到集成电路。
对于在裸片的正表面部分上具有一个或更多个集成电路的、本发明的换能器的一些实施例，可以在所述裸片的正表面部分之中或之上形成一个或更多个接触点，所述接触点经由在所述裸片的正表面部分之中或之上形成的一个或更多个电连接而电连接到所述集成电路。优选地，所述接触点的至少一部分与SMD工艺技术相兼容，并且被形成在所述裸片的正表面部分的基本平坦的部分上。
然而，对于在裸片的正表面部分上具有一个或更多个集成电路的、本发明的换能器的另外一些实施例，可以在所述裸片的背表面部分之中或之上形成一个或更多个接触点，所述接触点经由从所述裸片的正表面部分到所述裸片的背表面部分的一个或更多个电馈通而电连接到所述集成电路。这里，优选地，所述裸片的背表面部分基本上是平坦的，并且所述接触点的至少一部分与SMD工艺技术相兼容。
本发明的换能器还涵盖了一些实施例，其中一个或更多个集成电路如CMOS电路等被形成在裸片的背表面部分中，其中隔膜和背板经由从所述裸片的正表面部分到所述裸片的背表面部分的电馈通而电连接到所述集成电路。这里，可以在所述裸片的背表面部分之中或之上形成一个或更多个接触点，所述接触点经由在所述裸片的背表面部分之中或之上形成的一个或更多个电连接而电连接到所述集成电路。此外，这里优选的是，所述裸片的背表面部分基本上是平坦的，并且所述接触点的至少一部分与SMD安装技术相兼容。
优选地，在包括硅基材料的裸片上形成本发明的换能器。还优选的是，通过导电的硅基材料来形成所述背板和/或隔膜。
根据本发明的换能器的实施例，所述背板可以基本上是刚性的，其中大量背板开口被设置成穿过所述背板。本发明的实施例还包括：所述隔膜是柔性的。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分与背表面部分的声学微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述方法包括：
a)在所述裸片中形成空腔以由此提供背部容积，其中所述背部容积具有朝向所述空腔的开口的上部和朝向所述空腔的底部的下部；以及
b)形成背板和隔膜以延伸跨越所述空腔开口，所述背板和隔膜基本上与在这二者之间的空气隙相平行，并且随所述半导体基板的正表面部分一起整体形成；
其中所述空腔被形成为使得所述空腔的底部以所述裸片为边界。
根据本发明的第二方面的实施例，所述空腔或背部容积的形成即步骤a)可以包括使用各向异性干法蚀刻和各向同性干法蚀刻。这里，可以从所述裸片或基板的背面执行各向异性干法蚀刻，由此可以在所述裸片的背面形成孔。然后可以进行各向同性干法蚀刻，由此可以在所述裸片或基板中形成空腔或背部容积。
在本发明的第二方面的实施例中，所述空腔的形成即步骤a)包括：
aa)形成多孔半导体结构以由此限定空腔或背部容积。这里，所述半导体材料可以是Si，并且所述多孔半导体结构可以通过采用硅阳极化来形成。根据本发明的第二方面的实施例，可以通过从所述裸片或基板或晶片的背面进行硅阳极化来形成多孔半导体结构。
根据本发明的第二方面的另一实施例，步骤aa)可包括：将多孔半导体结构形成为从所述裸片的正表面部分至所述空腔的底部地延伸到所述裸片中，以由此限定空腔或背部容积。这里，所述多孔半导体结构的形成即步骤aa)可以包括以下步骤：
aa1)提供具有正面和背面的CMOS兼容的Si基板或晶片；
aa2)在所述Si基板的背面上形成重掺杂的导电半导体层；
aa3)在所述掺杂的导电半导体层的背面的至少一部分上沉积背面金属层，以由此获得对所述导电层的电接触；
aa4)在所述Si基板的正面的一部分上形成正面保护层，例如硅氧化物层；
aa5)将所述Si基板安装在电化学电池中；
aa6)利用硅阳极化来形成多孔Si半导体结构；
aa7)将所述Si基板从所述电化学电池中卸下；
aa8)通过蚀刻而去除所述背面金属层；以及
aa9)通过蚀刻而去除所述正面保护层的至少一部分或全部。
优选地，所述通过采用阳极化的多孔Si结构的形成即步骤aa6)包括：
向所述基板的正面施加预定浓度的蚀刻溶液，以及
在预定时段内，在所述背面金属层与正面蚀刻溶液之间施加在预定电压范围内的外部直流(DC)电压，以由此形成多孔结构。这里，所述蚀刻溶液可以包括作为HF、水和乙醇的溶液的HF溶液，例如HF:H2O:C2H5OH的1:1:2或1:1:1溶液。所述直流电压可以在1-500mV的范围内，并且可以被调节以获得透过所述HF溶液的50mA/cm2的直流电流密度。此外，可以在30-150分钟的范围内的时段比如约100分钟内施加所述直流电压。
根据本发明的第二方面的方法的实施例，所述背板和隔膜的形成即步骤b)可以包括：在所述多孔结构上方沉积导电背板层和导电隔膜层，其中所述导电背板层和导电隔膜层的每个均延伸跨越所述多孔结构的表面。
根据本发明的第二方面的方法的优选实施例，所述背板和隔膜的形成可以包括以下步骤：
在所述多孔结构的表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电背板层，
在所述背板层中形成开口以由此形成背板，
在所述背板上方形成第二绝缘层，以及
在所述第二绝缘层上方沉积导电隔膜层。
根据本发明的第二方面的方法的替代性实施例，所述背板和隔膜的形成可以包括以下步骤：
在所述多孔基板的表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电隔膜层，
在所述隔膜层上方形成第二绝缘层，
在所述第二绝缘层上方沉积导电背板层，以及
在所述背板层中形成开口以由此形成背板。这里，所述方法还可包括从所述正表面部分穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第二绝缘层。
对于其中已经形成了多孔半导体结构的、本发明的第二方面的方法的实施例而言，所述空腔的形成还可包括以下步骤：形成从所述裸片的背表面部分延伸到所述多孔结构的下部的背面开口，以及从所述背表面部分穿过所述背面开口地蚀刻所述裸片的所述多孔结构。这里，所述背面开口的形成可以包括以下步骤：
在所述裸片的背面上形成背面绝缘保护层，
对所述绝缘保护层进行图案化，以由此限定背面开口的区域，以及
在所限定的区域处进行穿过所述裸片的背表面部分至所述多孔结构的下部的背面蚀刻。
对于其中已经形成了背面开口的、本发明的第二方面的方法的实施例而言，所述方法还可包括：从所述背表面部分穿过所述背面开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层。对于其中已经在第一绝缘层上方形成了背板且在该背板上方形成了第二绝缘层的实施例而言，优选地，经由所述背表面部分穿过所述背面开口且穿过所述背板开口地蚀刻所述第一绝缘层和第二绝缘层的至少一部分。当已经完成了穿过所述背面开口的一个或更多个蚀刻工艺时，本发明的第一方面的方法的实施例包括：在所述背表面部分上沉积覆盖层，以由此至少部分地封闭或声学上密封所述背面开口。
根据本发明，在第三方面中也提供了一种制造声学微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述声学微机电系统MEMS换能器在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分，所述方法包括：
形成多孔半导体结构以从所述裸片的正表面部分延伸到所述裸片中，所述多孔结构限定了空腔容积，并且具有朝向所述裸片的背表面部分的下部、以及朝向所述裸片的正表面部分的表面；
在所述多孔结构的所述表面上方形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上方沉积导电背板层；
在所述背板层中形成开口以由此形成背板；
在所述背板上方形成第二绝缘层；
在所述第二绝缘层上方沉积导电隔膜层；
形成从所述裸片的背表面部分延伸到所述多孔结构的所述下部的背面开口；
从所述背表面部分穿过所述背面开口地蚀刻所述裸片的多孔结构；以及
从所述背表面部分穿过所述背面开口且穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层和第二绝缘层。
根据本发明，在第四方面中也提供了一种制造声学微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述声学微机电系统MEMS换能器在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分，所述方法包括：
形成多孔半导体结构以从所述裸片的正表面部分延伸到所述裸片中，所述多孔结构限定了空腔容积，并且具有朝向所述裸片的背表面部分的下部、以及朝向所述裸片的正表面部分的表面，
在所述多孔结构的所述表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电隔膜层，
在所述隔膜层上方形成第二绝缘层，
在所述第二绝缘层上方沉积导电背板层，
在所述背板层中形成开口以由此形成背板，
形成从所述裸片的背表面部分延伸到所述多孔结构的下部的背面开口，
从所述背表面部分穿过所述背面开口地蚀刻所述多孔结构，
从所述背表面部分穿过所述背面开口且穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层，以及
从所述正表面部分穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第二绝缘层。
在本发明的第三方面和第四方面的方法的实施例中，所述多孔半导体结构的形成包括以下步骤：
提供具有正面和背面的CMOS兼容的Si基板或晶片，
在所述Si基板的背面上形成重掺杂的导电半导体层，
在所述掺杂的导电半导体层的背面的至少一部分上沉积背面金属层，以由此获得对所述导电层的电接触，
在所述Si基板的正面的一部分上形成正面保护层，例如硅氧化物层；
将所述Si基板安装在电化学电池中，
利用硅阳极化来形成多孔Si半导体结构；
将所述Si基板从所述电化学电池中卸下；
通过蚀刻去除所述背面金属层；以及
通过蚀刻去除所述正面保护层的至少一部分或全部。
在本发明的第三方面和第四方面的方法的实施例中，所述利用阳极化的多孔Si结构的形成包括以下步骤：
所述基板的正面施加预定浓度的蚀刻溶液，以及
在预定时段内，在所述背面金属层与正面蚀刻溶液之间施加在预定电压范围内的外部直流电压，以由此形成多孔结构。这里，所述蚀刻溶液可以包括作为HF、水和乙醇的溶液的HF溶液，例如HF:H2O:C2H5OH的1:1:2或1:1:1溶液；所述直流电压可以在1-500mV的范围内，并且可以被调节以获得透过所述HF溶液的50mA/cm2的直流电流密度；以及在30-150分钟的范围内的时段比如约100分钟内施加所述直流电压。
在本发明的第三方面和第四方面的方法的实施例中，所述背面开口的形成包括以下步骤：
在所述裸片的背面上形成背面绝缘保护层，
对所述绝缘保护层进行图案化，以由此限定背面开口的区域，以及
在所限定的区域处进行穿过所述裸片的背表面部分至所述多孔结构的下部的背面蚀刻。
此外，对于本发明的第三和第四方面的方法而言，优选地，当已经完成了所述穿过背面开口的一个或更多个蚀刻工艺时，可以在所述背表面部分上沉积覆盖层，以由此至少部分地封闭或声学上密封所述背面开口。
此外，对于本发明的方法而言，优选地，在其上形成MEMS换能器的裸片包括硅基材料。此外，所述背板和/或所述隔膜优选地由导电硅基材料形成，并且所述背板可以基本上是刚性的，并且具有大量(例如介于1000和50,000之间)的贯穿背板的开口。所述隔膜优选地是柔性的，并且具有预定值的张力。所述隔膜可以包括根据US 5,490,220中公开的结构的、基本上浮动(floating)的结构。
从下面结合附图给出的说明来看，本发明的其它特征和优点将变得明显。
附图说明
图1a-1n是根据本发明的方法的实施例的、在制造声学单裸片MEMS换能器的各个步骤期间的半导体结构的横截面侧视图，
图2a-2v是在制造根据本发明的第一实施例的具有形成在裸片上的CMOS电路的声学单裸片MEMS换能器的各个步骤期间的半导体结构的横截面侧视图，
图3是根据本发明的第二实施例的、具有形成在裸片上的CMOS电路的声学单裸片MEMS换能器的横截面侧视图，
图4是根据本发明的第三实施例的、具有形成在裸片上的CMOS电路的声学单裸片MEMS换能器的横截面侧视图，
图5-7是通过采用阳极化而从晶片的背面形成多孔半导体结构的各个步骤期间的半导体结构的横截面侧视图，
图8a-9b是通过采用阳极化而从晶片的正面形成多孔半导体结构的各个步骤期间的半导体结构的横截面侧视图，
图10-15是根据本发明的实施例的空腔形成的各个步骤期间的半导体结构的横截面侧视图，以及
图16-18是各个制备步骤期间的半导体结构的横截面侧视图，其示出了在阳极化期间使用绝缘氧化物以用于垂直密封。
具体实施方式
根据本发明的实施例，在单裸片半导体结构上制造以MEMS电容式麦克风形式的声学MEMS换能器。
用于制造或制备根据本发明的电容式麦克风的、典型的半导体基板包括具有<100>或<110>表面取向的单晶硅晶片。
下面参照图1a-1n描述了一种制造符合本发明的声学换能器或电容式麦克风的方法，其中图1a-1h示出了多孔半导体结构形成工艺的各个步骤，图1g示出了MEMS换能器结构形成工艺，图1j-1l示出了背部容积(back volume)形成工艺，图1m示出了用于释放(release)换能器结构的蚀刻工艺，而图1n示出了用于封闭背部容积的工艺。
多孔Si工艺程序，图1a-1n
根据本发明的换能器的优选实施例，可以通过形成多孔半导体结构并随后蚀刻该多孔结构，来制备换能器背部容积。
第一个步骤是提供Si基板1，参见图1a，该Si基板1优选地与一个或更多个CMOS电路工艺相兼容。然后，参见图1b，在基板的背面上形成重掺杂的导电层2。重掺杂的层2用作用于多孔Si形成的接触层，并且可以通过B++Epi的沉积或通过掺杂剂的注入和扩散来获得。接下来，参见图1c，在背面上沉积金属层3(Al)以用于多孔Si形成期间的电接触；该金属层3可以例如通过使用剥离(lift-off)技术来进行沉积。为了在多孔结构形成期间掩蔽基板1的正面，参见图1d，接下来的步骤是在正面上沉积和图案化硅氧化物保护层4，并通过使用光致抗蚀剂掩膜和HF蚀刻来对其进行结构化。
参见图1e，随后将Si基板或晶片1安装在用于多孔Si形成的电化学电池中。所述电池包括将所述正面与背面隔开的固定器5，以使得蚀刻溶液6只能腐蚀基板1的正面。此外，基板金属电极3经由电压源8而连接到该电池的电极7。参见图1f，当基板或晶片1被安装在该电池中时，通过使用外部施加的直流电压8和HF溶液6，在未加保护的区域中形成了多孔Si结构9。该工艺被称为硅阳极化，并且通过改变直流电压8和HF浓度6，可以将多孔性水平从1nm调节到直至1μm。
优选地，蚀刻溶液是作为HF、水和乙醇的溶液的HF溶液，例如HF:H2O:C2H5OH的1:1:2或1:1:1溶液；直流电压8可以在1-500mV的范围内，并且可以被调节以获得透过所述HF溶液的50mA/cm2的直流电流密度。可以在30-150分钟的范围内的时段、例如约100分钟内施加所述直流电压，以由此获得期望的多孔结构的厚度，该厚度可以是在100-500μm的范围内，或是约300μm。
参见图1g，在形成多孔Si结构9之后，从电化学电池中卸下基板1，并且参见图1h，通过磷酸溶液蚀刻Al金属电极3，并通过HF蚀刻保护层4。
在作者为Z.M.Rittersma的“Microsensor Applications of PorousSilicon”中讨论了多孔硅结构的形成，将其通过引用合并于此。
MEMS结构形成
现在已经形成了多孔硅结构9，并且为了获得MEMS电容式麦克风，必须形成背板和隔膜。该形成在图1i中示出，图1i示出了MEMS电容式麦克风的层的沉积和结构化。在基板1的正面上形成第一硅氧化物层10，然后沉积和结构化诸如SiGe之类的导电硅基材料以获得背板11，接下来在背板11和第一硅氧化物层10上形成第二硅氧化物层10，并且在第二硅氧化物层10上沉积和结构化诸如SiGe之类的导电硅基材料以形成隔膜12。在本发明的、其中所述单个裸片包括CMOS电路的实施例中，重要的是：所有与MEMS结构的形成相关的工艺均是低温工艺，以避免对CMOS电路的任何影响。下面结合图2j-2m给出了对背板11和隔膜12的形成的更详细的说明和示例。从图1i中看出，可以在隔膜中形成通风孔，以获得静压均衡出口或静压均衡开口。背板11和隔膜12还可以导电地连接到基板1的前部，可以在此处形成电路以用于处理从隔膜12和背板11输出的信号。
背部容积形成
为了获得电容式麦克风，接下来必须在多孔Si结构9中形成背部容积。这在图1j-1l中示出。图1j示出了：在Si结构的背面上沉积硅氧化物掩蔽层13，并且还通过使用光致抗蚀剂和HF蚀刻来对硅氧化物掩蔽层13进行图案化。接下来，参见图1k，执行背面蚀刻以形成从Si结构的背面延伸到多孔Si区9的背面开口或背面通道14。然后，参见图1l，使用基于KOH(氢氧化钾)的溶液来进行对多孔Si区9的牺牲蚀刻，以形成背部容积15。在该蚀刻期间，必须通过抗KOH的聚合物层或光致抗蚀剂来保护正面。
MEMS释放工艺
现在，如图1m所示，通过HF蒸气来蚀刻在背板11和隔膜12的形成期间使用的硅氧化物层10以及硅氧化物保护层13，以释放MEMS麦克风结构，其中在所述硅氧化物层10中所述第二硅氧化物层限定了麦克风空气隙16。所述HF经由背面中的背板蚀刻通道14而触及隔膜12与背板11之间的氧化物。麦克风空气隙16可以具有介于1μm和20μm之间的高度，例如介于2μm与5μm之间，用于适合于电信和助听应用的微型实施方式。
背部容积封闭
背面开口或背面通道14可以保持敞开，以形成定向麦克风。然而，根据优选实施例，背面通道14被密封以形成基本上封闭的背部容积15以及形成全向麦克风。这在图1n中示出，其中通过使用APCVD(气压化学气相沉积)工艺将硅氧化物层17沉积到背面通道14中来封闭所述背面通道。替代硅氧化物地，诸如厚的自旋(spin-on)聚合物之类的其它材料可用于封闭背面蚀刻通道14。可以在隔膜或背面中形成静压均衡孔，例如通过使一个或更多个背面通道14保持敞开来形成。
包括CMOS电路的本发明的实施例
如上文所述地以及如图1a-1n所示地制造的硅麦克风典型地具有很低的信号输出，并且用作具有对必要的电容性的很高阻抗的信号源。为了获得高信噪比和/或对EMi噪声的免疫，重要的是：从麦克风输出到CMOS放大电路的电信号通路的长度尽可能短，并且具有可实现的小的寄生电容，以最小化信号损耗。本发明的实施例通过在单个裸片上形成放大电路(其还形成了麦克风)而提供了对该问题的解决方案。在图2a-2v中示出了这种解决方案的第一实施例，其示出了制造具有形成在单裸片上的CMOS电路的单裸片电容式麦克风的各个步骤期间的半导体结构的横截面侧视图。
在图2a-2v所示的实施例中也使用了在图1a-1n中使用的步骤，但是包括了附加的步骤，以形成CMOS电路和电接触结构。
参见图1a，第一个步骤是提供CMOS兼容Si基板。然后，参见图2b，在所述基板的背面上形成重掺杂的导电层。该重掺杂的层用作用于多孔Si形成的接触层，并且可以通过B++Epi的沉积来获得。
垂直馈通集成
接下来，在基板中形成垂直馈通，以获得从Si结构或裸片的正面到背面的电信号通路。首先，参见图2c，执行对垂直馈通孔的深反应离子蚀刻DRIE。然后，参见图2d，沉积SiO2即硅氧化物的绝缘层，并用重掺杂的多晶硅(poly-Si)的导电层来填充该馈通孔。最后，参见图2e，执行对所述背面上的多晶硅和SiO2的背面蚀刻和抛光，并获得经由掺杂的多晶硅而穿过基板的电馈通。
CMOS集成
接下来的工艺步骤向裸片提供具有诸如CMOS电路之类的放大电路，该放大电路可包括模拟部分和数字部分，并且可以包括低噪声麦克风前置放大器和诸如过采样的西格玛-德尔塔之类的模数转换器ADC。此外，该CMOS电路可以包括耦合到低噪声电压调节器的电压泵或倍压器，以在背板11与隔膜12之间提供具有预定值的直流偏压。这在图2f中示出，其中在具有集成的垂直馈通的晶片上形成有ASIC电路。该ASIC电路是通过使用适当的CMOS工艺而形成的。可以在该晶片上形成多于一个的CMOS电路。该CMOS工艺的金属化层被用于接触所述馈通。
限定背部容积的多孔硅的局部形成
接下来的工艺步骤包括已经结合图1c-1h描述了的多孔硅结构的形成。参见图2g，该工艺始于在所述背面上沉积接触金属(Al)。参见图2h，多孔硅结构的形成包括：在提供了对CMOS电路和背面的保护的情况下，在电化学电池中使用HF(氢氟酸)形成多孔硅。多孔硅结构的形成的步骤还包括去除在电化学电池工艺中使用的背面接触金属。
在多孔硅区上对MEMS麦克风结构的加工
在形成多孔硅结构之后，必须形成背板和隔膜。该形成在图2j-2m中示出。参见图2j，在基板的正面和背面上形成第一低温硅氧化物绝缘层，然后，参见图2k，沉积和结构化诸如SiGe或具有氮化硅的夹层之类的低温导电硅基材料以获得背板。从图2j和2k中看出，在CMOS电路上方的第一绝缘层中形成有接触孔，并且形成背板的材料也被沉积用于填满这些接触孔，由此经由CMOS电路与背板之间的接触孔的第一部分而建立导电接触。如图2m所示，所述接触孔的第二部分用于建立CMOS电路与隔膜之间的电接触。参见图2l，当形成了背板时，在该背板和第一硅氧化物层上形成第二低温硅氧化物绝缘层，并且在该第二绝缘层中提供到所述接触孔的第二部分的开口。最后，在所述第二硅氧化物层上沉积和结构化诸如SiGe或具有氮化硅的夹层之类的低温导电硅基材料，以形成隔膜。从图2m中看出，可以在隔膜中形成通风孔，以获得静压均衡出口或静压均衡开口。
背面金属
为了获得从裸片的背面至所述馈通并由此至裸片的正面上的电路的电接触，接下来，参见图2n，在背面绝缘氧化物层中提供接触孔开口。参见图2o，随后是Al背面金属层的沉积和图案化，参见图2p，接着是包括Ni和Au或Ni、Pd和Au或Ni和Pd的凸点下金属化(UBM)的沉积，以便由此使背面电接触与表面安装器件SMD工艺技术相兼容。
用于牺牲蚀刻的背面结构
为了获得从裸片的背面到多孔Si区的底部的背面开口，接下来，参见图2q，通过使用光致抗蚀剂和HF蚀刻来对背面绝缘氧化物层进行图案化，以限定用于蚀刻背面开口的区域。接着，参见图2r，通过反应离子蚀刻RIE来执行背面蚀刻，以形成从裸片或Si结构的背面延伸到多孔Si区的背面开口或背面通道。
牺牲蚀刻
现在，参见图2s，执行使用KOH或TMAH(四甲基氢氧化铵)的对多孔Si区的牺牲湿法蚀刻，以形成背部容积。在该蚀刻期间，用抗蚀刻聚合物层或光致抗蚀剂来保护所述正面或背面。
参见图2t，在多孔湿法蚀刻之后是对牺牲氧化物的HF蒸气蚀刻，由此蚀刻在基板下方的第一氧化物层和在基板上方的第二氧化物层，以由此释放MEMS半导体结构。此外，提供了对膜和背板的SAM涂覆，也就是说，在所述膜和背板上沉积作为自组装单分子层(SAM)的疏水层，其中可以经由背面开口和/或经由隔膜中的通风孔来执行对所述背板的SAM涂覆。
背部容积的封闭
背面开口或通道可以保持敞开，以形成定向麦克风。然而，根据优选实施例，背面通道被封闭以用于密封背部容积和获得全向麦克风。这在图2u中示出，其中通过使用APCVD(气压化学气相沉积)工艺将硅氧化物覆盖层沉积到背面通道中，来封闭背面通道。替代硅氧化物地，诸如厚的自旋聚合物之类的其它材料可以用于封闭背面蚀刻通道。如果在隔膜中不存在用于获得静压均衡出口或静压均衡开口的通风孔，则可以在背面中形成这种通风孔，例如通过使一个或更多个背面通道或开口保持敞开来形成。最后，可以通过使用反应离子蚀刻RIE或湿法蚀刻经由密封氧化物层来提供到背面电接触点的开口。
通过阳极化从晶片的背面形成的多孔硅，图5-7
本发明还涵盖了一些实施例，其中可以通过使用如图5-7所示的阳极化工艺从晶片的背面形成多孔硅结构来制备换能器背部容积。该工艺可结合制备工艺1一起使用，从而替代从图1a至1h所示出的工艺；该工艺可用在制备工艺2中，从而替代从图2g至2h所示出的工艺；并且该工艺可用在针对图3所示的裸片而采用的制备工艺3中。这意味着不必为了使空腔的底板敞开而进行蚀刻。
对所述晶片的正面进行p+离子注入，并沉积金属层接触。如果在晶片上包括有CMOS电路，则这些层可以来自CMOS工艺。然后在晶片的背面上制成用于阳极化的掩膜。现在该晶片如图5所示。
经由掩膜开口使用KOH或TMAH蚀刻来执行硅晶片的预图案化。这在图6中示出。
通过调整电流密度和电解液组成来执行多孔硅在预图案化的区域中的形成，以获得进入基板中的厚度约为50μm的大孔(macro-porous)硅。该大孔硅可以具有壁厚度约为1μm的硅矩阵。然后改变阳极化电流密度和/或电解液组成，以形成从大孔硅区的一端到所述晶片的正表面的微孔硅。这在图7中示出。毫微孔(nano-porous)硅具有壁厚度约为1μm的硅矩阵。如上文所述，由于壁厚度的不同，可以选择性地蚀刻微孔(micro-porous)硅，而不蚀刻大孔硅。在微孔硅去除和牺牲氧化物去除之后，可以使用如先前所述的APCVD氧化物或聚合物的自旋来封闭所述大孔硅结构。
经由形成背板的n+掩膜(即n+注入的单晶硅)的正面阳极化，图8和9
本发明还涵盖了替代性的实施例，其中可以通过使用如8和9所示的阳极化从晶片的正面形成多孔硅结构来制备换能器背部容积。通过使用该工艺，在阳极化工艺期间通过单晶硅形成背板。该工艺可以结合工艺1一起使用，从而替代图1c-1h所示出的步骤。在这种情况下，在图1i中不对背板进行沉积和图案化。该工艺还可结合工艺2一起使用，此时其替代了图2g-2j所示出的步骤。在这种情况下，在图2k中不对背板进行沉积。最后，该工艺还可以用于图3所示的裸片的制备。
在晶片的背面上沉积Epi B++层，然后是金属接触层沉积。接着，在晶片的正面上制成用于阳极化的掩膜。这可以包括如图8a所示的n+注入、SiO2沉积以及PolySi(多晶硅)沉积，或者替代地，可以包括如图8b所示的n+外延层沉积、SiO2沉积以及PolySi沉积。然后，将该掩蔽层图案化作为基板。
多孔硅的形成是通过形成穿过晶片的层的阳极化来执行的，其中可以使所述穿过晶片的层终止在p++外延层上。这导致了未被阳极化的n+离子注入的欠蚀刻和阳极化。现在，在从n+离子注入层形成的单晶背板的情况下，所述晶片如同图9a所示。替代地，在从n+外延层形成的背板的情况下，所述晶片如同图9b所示。
使用各向异性干法蚀刻和各向同性干法蚀刻的组合的背部容积形成，图10-15
本发明还涵盖了一些实施例，其中所述背部容积是在MEMS结构形成之后的CMOS兼容后加工步骤中形成的。该CMOS兼容后加工步骤可以包括从背面的高各向同性的干法蚀刻，以使裸片的背面中的孔敞开。随后的各向异性干法蚀刻步骤形成了背部容积。
这种工艺在图10-15中示出，其如下所述：
图10：在先前已对膜和背板结构进行了加工的晶片的背面上沉积掩蔽层。所述晶片也可能在其上具有CMOS结构。
图11：使用光刻法和蚀刻步骤对掩蔽层进行图案化。
图12：使用诸如深反应离子蚀刻工艺之类的各向异性蚀刻来产生孔。
图13：执行各向同性蚀刻以扩大空腔。所述蚀刻终止在背板结构下方的硅氧化物层上。
图14：执行气相氢氟酸蚀刻以释放膜和背板结构。
图15：使用先前所述的APCVD工艺或聚合物的自旋工艺、或者使用诸如粘性标签(adhesive sticker)之类的接合薄片，来封闭在空腔的底部中的孔。
该方法可以结合制备工艺1、2和3一起使用。在工艺1中，使得图1b-1h所示的步骤成为不必要的。在工艺2中，使得图2b-2j所示的步骤成为不必要的。
使用通孔工艺来限制被阳极化的容积，图16-18
为了更精确地控制被阳极化的容积的横向延伸，可以使用现有的通孔工艺来限制被阳极化的容积。因此，所形成的绝缘垂直硅氧化物可以用作对阳极化的横向限制。该工艺可以用在工艺2中，此时其将在图2c-2e所示的步骤期间形成，并且该工艺可以用在针对图3所示的裸片而采用的制备工艺3中。
该工艺在图16-18中示出，其如下所述：
图16：如先前所述，已经使用标准通孔工艺对标准晶片进行了通孔加工。该晶片还可以在其上具有CMOS电路。如从该晶片的顶部所看到的，已经使用该通孔工艺来制成了环形或其它形状的沟槽。
图17：在从通孔工艺形成的沟槽的边缘内的晶片上进行p+注入并沉积金属接触。如果在该晶片上包括CMOS电路的话，这些p+注入和金属接触可以是CMOS加工的一部分。在晶片的背面上沉积和图案化掩蔽层。该掩蔽层可以是SiO2层或SU8光致抗蚀剂层。
图18：使用电化学蚀刻电池对硅进行阳极化。多孔硅由于绝缘通孔而被限制在所述沟槽内。
还可从图17来继续进行替代多孔硅形成的各向同性反应离子蚀刻。这将受到在沟槽两侧的SiO2层的限制。这需要在背腔的形成之前形成膜和背板。该工艺可以专用于根据图2p所示的步骤的工艺2中。此外，使得图2g-2j所示的步骤成为不必要的。
包括CMOS电路的本发明的另外的实施例
在图3中示出了具有在裸片上形成的CMOS电路的声学单裸片MEMS换能器的第二实施例。
图2v和图3的单裸片解决方案之间的主要差别是：在图2v中，CMOS电路是在裸片的正表面上形成的，而对于图3的解决方案而言，CMOS电路是在裸片的背表面上形成的。用于制造图3的单裸片MEMS换能器的工艺步骤与图2a-2v的工艺步骤相类似，但是CMOS集成是在晶片的背面上执行的，而不是如图2f所示地在晶片的正面上执行。这里，CMOS必须被加工到所述裸片的背面的未受到重掺杂的区域中，以保持CMOS兼容的裸片表面。为此目的，必须选择性地执行掺杂，例如通过经由氧化物或光致抗蚀剂掩膜的离子注入来进行。
还应注意的是，对于图3所示的单裸片MEMS换能器而言，在硅基板的背面与密封覆盖层之间不存在背面硅氧化物层。该背面硅氧化物层是在图2j所示的第一绝缘硅氧化物层的形成期间提供的，并且可以在如图2t所示地对在基板下方和上方的氧化物层的牺牲氧化物蚀刻期间被去除。
对于图2v和图3的实施例而言，SMD点在裸片的背面上的布置使得这些单裸片MEMS换能器非常适合于表面安装SMD技术。
在图4中示出了具有在裸片上形成的CMOS电路的声学单裸片MEMS换能器的第三实施例。
图2v和图4的单裸片解决方案之间的主要差别是：在图4中，在裸片的背面上不存在接触点，因此不存在用于获得从裸片的正面到背面的电接触的馈通。因此，对于图4的解决方案而言，省略了图2c-2e所示的步骤，并且图2n-2p所示的背面接触步骤被用于提供正面接触的对应步骤所替代，以便由此获得到正面上的CMOS电路的电接触。此外，对于图4所示的单裸片MEMS换能器而言，参见上文结合图3所给出的讨论，在硅基板的背面与密封覆盖层之间不存在背面硅氧化物层。
对于图4的实施例而言，正面接触具有达到比隔膜更高的SMD凸点，由此图4的单裸片MEMS换能器也很适合于表面安装SMD技术。
对于上文结合图1-4所讨论的本发明的实施例而言，麦克风的隔膜被布置在背板上方。然而应当理解，采用这里描述的原理但具有形成或布置在隔膜上方的背板的单裸片麦克风也是本发明的一部分。当参照其中隔膜被布置在背板上方的、图2j-2m所示的MEMS麦克风结构加工步骤时，则当使背板布置在隔膜上方时，应当交换图2k和2m所示的加工步骤。也就是说，参见图2j，在基板的正面和背面上形成第一低温硅氧化物绝缘层，然后参见图2m，沉积和结构化诸如SiGe或具有氮化硅的夹层之类的低温导电硅基材料，以获得隔膜。当形成了隔膜时，参见图2l，随后在背板和第一硅氧化物层上形成第二低温硅氧化物绝缘层。最后，参见图2k，在第二硅氧化物层上沉积和结构化诸如SiGe或具有氮化硅的夹层之类的低温导电硅基材料，以形成背板。从图2m中看出，可以在隔膜中形成通风孔，以获得静压均衡出口或静压均衡开口。可以穿过所述背板的开口从所述裸片的正面执行对第二硅氧化物层的蚀刻。
应当理解，可以对上述的实施例进行各种修改，期望将所有这种修改以及功能性等价内容包括在所附权利要求的范围之内。
Claims (33)
1.一种声学微机电系统(MEMS)换能器，其形成在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分，所述声学MEMS换能器包括：
空腔，其形成在所述裸片中以由此提供背部容积，其中所述背部容积具有朝向所述空腔的开口的上部和朝向所述空腔的底部的下部，以及
背板和隔膜，其被布置成基本上平行于在所述背板和隔膜这两者之间的空气隙并且至少部分地延伸跨越所述空腔的开口，所述背板和隔膜随所述裸片的正表面部分一起整体形成，
其中所述空腔的底部以所述裸片为边界。
2.根据权利要求1所述的声学换能器，其中所述隔膜被布置在所述背板上方并且至少部分地延伸跨越所述背板。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的声学换能器，其中在所述裸片中形成背面开口，所述开口从所述裸片的背表面部分延伸到所述空腔底部。
4.根据权利要求3所述的声学换能器，其中通过密封材料声学上密封所述背面开口的至少一部分或全部。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的声学换能器，其中从所述空腔的底部到顶部或开口的距离介于100-500μm的范围内，例如约为300μm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的声学换能器，其中在所述裸片的正表面部分中形成集成电路，所述隔膜和背板经由形成在所述裸片的正表面之中或之上的电连接而电连接到所述集成电路。
7.根据权利要求6所述的声学换能器，其中在所述裸片的正表面之中或之上形成一个或更多个接触点，所述接触点经由形成在所述裸片的正表面之中或之上的一个或更多个电连接而电连接到所述集成电路。
8.根据权利要求7所述的声学换能器，其中所述接触点的至少一部分兼容SMD工艺技术，并且被形成在所述裸片的正表面部分的基本平坦的部分之上。
9.根据权利要求6所述的声学换能器，其中在所述裸片的背表面部分之中或之上形成一个或更多个接触点，所述接触点经由从所述裸片的正表面部分到所述裸片的背表面部分的一个或更多个电馈通而电连接到所述集成电路。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的声学换能器，其中在所述裸片的背表面部分中形成集成电路，所述隔膜和背板经由从所述裸片的正表面部分到所述裸片的背表面部分的电馈通而电连接到所述集成电路。
11.根据权利要求10所述的声学换能器，其中在所述裸片的背表面部分之中或之上形成一个或更多个接触点，所述接触点经由形成在所述裸片的背表面部分之中或之上的一个或更多个电连接而电连接到所述集成电路。
12.根据权利要求9或11所述的声学换能器，其中所述裸片的背表面部分基本上是平坦的，并且所述接触点的至少一部分兼容SMD工艺技术。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的声学换能器，其中所述裸片包括硅基材料。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的声学换能器，其中所述背板和/或隔膜由导电硅基材料形成。
15.一种制造在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分与背表面部分的声学微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述方法包括：
a)在所述裸片中形成空腔以由此提供背部容积，其中所述背部容积具有朝向所述空腔的开口的上部和朝向所述空腔的底部的下部；以及
b)形成背板和隔膜以延伸跨越所述空腔开口，所述背板和隔膜基本上平行于在所述背板和隔膜这两者之间的空气隙，并且随所述半导体基板的正表面部分一起整体形成；
其中所述空腔被形成为使得所述空腔的底部以所述裸片为边界。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述空腔的形成、即步骤a)包括：
aa)形成多孔半导体结构以从所述裸片的正表面部分至所述空腔的底部地延伸到所述裸片中，以由此限定空腔容积。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多孔半导体结构的形成、即步骤aa)包括：
aa1)提供具有正面和背面的CMOS兼容的Si基板或晶片，
aa2)在所述Si基板的背面上形成重掺杂的导电半导体层，
aa3)在所述掺杂的导电半导体层的背面的至少一部分上沉积背面金属层，以由此获得对所述导电层的电接触，
aa4)在所述Si基板的正面的一部分上形成诸如硅氧化物层之类的正面保护层；
aa5)将所述Si基板安装在电化学电池中，
aa6)利用硅阳极化来形成多孔Si半导体结构；
aa7)将所述Si基板从所述电化学电池中卸下；
aa8)通过蚀刻去除所述背面金属层；以及
aa9)通过蚀刻去除所述正面保护层的至少一部分或全部。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述利用阳极化的多孔Si结构的形成、即步骤aa6)包括：
向所述基板的正面施加预定浓度的蚀刻溶液，以及
在预定时段内，在所述背面金属层与正面蚀刻溶液之间施加在预定电压范围内的外部直流电压，以由此形成多孔结构。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述蚀刻溶液包括作为HF、水和乙醇的溶液的HF溶液，例如HF:H2O:C2H5OH的1:1:2或1:1:1溶液；所述直流电压在1-500mV的范围内，并且被调节以获得透过所述HF溶液的50mA/cm2的直流电流密度；以及在30-150分钟的范围内的时段、比如约100分钟内施加所述直流电压。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中所述背板和隔膜的形成、即步骤b)包括：
在所述多孔结构上方沉积导电背板层和导电隔膜层，其中所述导电背板层和导电隔膜层的每个均延伸跨越所述多孔结构的表面。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，其中所述背板和隔膜的形成包括以下步骤：
在所述多孔结构的表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电背板层，
在所述背板层中形成开口以由此形成背板，
在所述背板上方形成第二绝缘层，以及
在所述第二绝缘层上方沉积导电隔膜层。
22.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，其中所述背板和隔膜的形成包括以下步骤：
在所述多孔基板的表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电隔膜层，
在所述隔膜层上方形成第二绝缘层，
在所述第二绝缘层上方沉积导电背板层，以及
在所述背板层中形成开口以由此形成背板。
23.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括：
从所述正表面部分穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第二绝缘层。
24.根据权利要求16-23中任一项所述的方法，其中所述空腔的形成还包括以下步骤：
形成从所述裸片的背表面部分延伸到所述多孔结构的下部的背面开口，以及
从所述背表面部分穿过所述背面开口地蚀刻所述裸片的所述多孔结构。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述背面开口的形成包括：
在所述裸片的背面上形成背面绝缘保护层，
对所述绝缘保护层进行图案化，以由此限定背面开口的区域，以及
在所限定的区域处进行穿过所述裸片的背表面部分至所述多孔结构的下部的背面蚀刻。
26.根据权利要求22和24或25所述的方法，所述方法还包括：
从所述背表面部分穿过所述背面开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层。
27.根据权利要求21和24或25所述的方法，所述方法还包括：
从所述背表面部分穿过所述背面开口以及穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层和第二绝缘层。
28.根据权利要求24-27中任一项所述的方法，所述方法还包括：在所述背板表面部分上沉积覆盖层，以由此至少部分地封闭或声学上密封所述背面开口。
29.一种制造在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分的声学微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述方法包括：
形成多孔半导体结构以从所述裸片的正表面部分延伸到所述裸片中，所述多孔结构限定了空腔容积，并且具有朝向所述裸片的背表面部分的下部、以及朝向所述裸片的正表面部分的表面，
在所述多孔结构的所述表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电背板层，
在所述背板层中形成开口以由此形成背板，
在所述背板上方形成第二绝缘层，
在所述第二绝缘层上方沉积导电隔膜层，
形成从所述裸片的背表面部分延伸到所述多孔结构的所述下部的背面开口，
从所述背表面部分穿过所述背面开口地蚀刻所述裸片的多孔结构，以及
从所述背表面部分穿过所述背面开口以及穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层和第二绝缘层。
30.一种制造在基于半导体材料的单个裸片上且具有彼此相对的正表面部分和背表面部分的声学微机电系统(MEMS)换能器的方法，所述方法包括：
形成多孔半导体结构以从所述裸片的正表面部分延伸到所述裸片中，所述多孔结构限定了空腔容积，并且具有朝向所述裸片的背表面部分的下部、以及朝向所述裸片的正表面部分的表面，
在所述多孔结构的所述表面上方形成第一绝缘层，
在所述第一绝缘层上方沉积导电隔膜层，
在所述隔膜层上方形成第二绝缘层，
在所述第二绝缘层上方沉积导电背板层，
在所述背板层中形成开口以由此形成背板，
形成从所述裸片的背表面部分延伸到所述多孔结构的下部的背面开口，
从所述背表面部分穿过所述背面开口地蚀刻所述裸片的多孔结构，
从所述背表面部分穿过所述背面开口以及穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第一绝缘层，以及
从所述正表面部分穿过所述背板开口地、至少部分地蚀刻所述第二绝缘层。
31.根据权利要求29或30所述的方法，所述方法还包括：在所述背表面部分上沉积覆盖层，以由此至少部分地封闭或声学上密封所述背面开口。
32.根据权利要求15-31中任一项所述的方法，其中所述裸片包括硅基材料。
33.根据权利要求15-32中任一项所述的方法，其中所述背板和/或所述隔膜由导电硅基材料形成。
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