CN101534466A - 一种硅麦克风芯片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硅麦克风芯片，振膜的残余应力较小，麦克风芯片的灵敏度高；且其背极板的厚度可控，刚性强度较好，为此，本发明还提供了该芯片的制作方法。其包括振膜、背极板、基体，其特征在于：所述振膜包括振膜中心部分、直梁、旋转梁、窄槽，所述振膜的圆弧处外部为所述旋转梁，所述旋转梁连接外部的直梁，所述旋转梁与所述振膜中心部分的连接处开有窄槽，所述基体底部对应上部振膜位置有空腔，所述空腔的上部基体部分为所述背极板。制作时，单晶硅基体的双面氧化、对所述基体的背面进行深刻蚀、在所述基体的正面进行掺杂、对所述背极板进行刻蚀，制备内声孔、在所述背极板上表面淀积绝缘材料、在所述绝缘材料上形成振膜、对所述振膜进行刻蚀，制备窄槽和外声孔；刻蚀所述振膜和绝缘材料层，形成连通所述背极板的孔槽、在所述振膜整个表面淀积金属材料，再对金属材料进行刻蚀，形成振膜电极和背极板电极、对所述支撑层进行腐蚀。

Description

一种硅麦克风芯片及其制作方法

(一)技术领域

本发明涉及一种硅麦克风芯片，发明还涉及该芯片的制作方法。

(二)背景技术

现有的电容式硅麦克风芯片结构，其振膜存在较大的残余应力，残余应力对硅麦克风芯片的性能有较大影响，大的残余应力能大幅度降低麦克风芯片的灵敏度，压应力还能减小麦克风芯片的耐压能力，严重时能使得麦克风无法正常工作，现有的去除残余应力的工艺：一是通过附加工艺，入退火的方式，这种方式对工艺的控制要求极高，重复性不是很好；另外一种是通过结构调整，如制作自由膜或纹膜结构，但这种结构的制作会导致工艺复杂度的增加，可能需要添加多步工艺，来控制振膜。

此外现有硅麦克风芯片的背极板的厚度很难控制，其刚性强度不能得到满足。目前也是有两种方法来解决，一是制作厚背极，但是通过常规的淀积工艺很难得到需要的厚背极；还有一种方法是通过结构调整来提高背极板的刚性，但也是要增加工艺的复杂度。

(三发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种硅麦克风芯片，振膜的残余应力较小，麦克风芯片的灵敏度高；且其背极板的厚度可控，刚性强度较好，为此，本发明还提供了该芯片的制作方法。

其技术方案是这样的：其包括振膜、背极板、基体，其特征在于：所述振膜包括振膜中心部分、直梁、旋转梁、窄槽，所述振膜的圆弧处外部为所述旋转梁，所述旋转梁连接外部的直梁，所述旋转梁与所述振膜中心部分的连接处开有窄槽，所述基体底部对应上部振膜位置有空腔，所述空腔的上部基体部分为所述背极板。

其进一步特征在于：所述振膜形状为一个四周倒角的矩形，所述背极板上开有内声孔，所述振膜中心部分、旋转梁上开有外声孔，所述内声孔、外声孔形状为圆形、方形、椭圆等任意形状，所述直梁支承于绝缘支撑结构，所述绝缘支撑结构支承于所述基体，所述振膜与所述背极板间隔开。

所述芯片的制作方法，其特征在于：其包括以下步骤，

(1)、单晶硅基体的双面氧化；

(2)、对所述基体的背面进行深刻蚀，形成空腔，对应所述空腔上部的基体为背极板；

(3)、在所述基体的正面进行掺杂，形成导电层，作为电容的一个基体；

(4)、对所述背极板进行刻蚀，制备内声孔；

(5)、在所述背极板上表面淀积绝缘材料，形成支撑层；

(6)、在所述绝缘材料上形成振膜，振膜为导电材料或导电材料与绝缘材料的复合层；

(7)、对所述振膜进行刻蚀，制备窄槽和外声孔；刻蚀所述振膜和绝缘材料层，形成连通所述背极板的孔槽；

(8)、在所述振膜整个表面淀积金属材料，再对金属材料进行刻蚀，形成振膜电极和背极板电极；

(9)、对所述支撑层进行腐蚀，形成麦克风芯片的绝缘支撑结构。

采用本发明的工艺制作芯片，由于所述振膜的圆弧处为所述旋转梁，所述旋转梁连接外部的直梁，所述旋转梁与所述振膜中心部分的连接处开有窄槽，所述基体底部对应上部振膜位置有深度可调的空腔，所述空腔的上部基体部分即为所述背极板。所述残余应力可通过直梁、旋转梁的旋转变形来释放，所述旋转梁与所述振膜中心部分的连接处开有窄槽，一方面是为了制作旋转梁，同时也是为了增加振膜的柔软度，提高了麦克风的灵敏度。由于所述基体底部对应上部振膜位置有深度可调的空腔，所述空腔的上部基体部分即为所述背极板，所述背极板的厚度即为所述基体厚度减去所述空腔的可调深度，故所述背极板的厚度可调，满足其刚性强度要求。

(四)附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的麦克风芯片结构示意主视图；

图3为图2的俯视图示意图；

图4为图2的仰视图示意图。

(五)具体实施方式

见图2、图3、图4，本发明中的芯片包括振膜1、背极板2、基体3，振膜1包括振膜中心部分4、直梁5、旋转梁6、窄槽7，振膜1的圆弧处为旋转梁6，旋转梁6连接外部的直梁5，旋转梁6与振膜中心部分4的连接处开有窄槽7，基体6底部对应上部振膜1位置有一定深度的空腔8，空腔8的上部基体部分即为背极板2。振膜1形状为一个四周倒角的矩形，背极板2上均布有内声孔9，振膜中心部分4、旋转梁6上开有外声孔10，内声孔9、外声孔10形状为圆形、方形、椭圆等任意形状，直梁5支承于绝缘支撑结构11，绝缘支撑结构11支承于基体3，振膜1与背极板2间隔一定距离。13为振膜电极、14为背极板电极。

下面结合附图描述芯片的制作方法，其流程如下：单晶硅基体3的双面氧化；对基体3的背面进行深刻蚀，形成空腔8，对应空腔8上部的基体3为背极板2；在基体3的正面进行掺杂，形成导电层，作为电容的一个基体；对背极板3进行刻蚀，制备内声孔9；在背极板2上表面淀积绝缘材料，形成支撑层；在绝缘材料上形成振膜1，振膜1可为导电材料或导电材料与绝缘材料的复合层；对振膜1进行刻蚀，制备窄槽7和外声孔10；刻蚀振膜1和绝缘材料层，形成连通背极板2的孔槽12；在振膜1整个表面淀积金属材料，再对金属材料进行刻蚀，形成振膜电极13和背极板电极14；对支撑层进行腐蚀，形成麦克风芯片的绝缘支撑结构11。

Claims (3)

1、一种硅麦克风芯片，其包括振膜、背极板、基体，其特征在于：所述振膜包括振膜中心部分、直梁、旋转梁、窄槽，所述振膜的圆弧处外部为所述旋转梁，所述旋转梁连接外部的直梁，所述旋转梁与所述振膜中心部分的连接处开有窄槽，所述基体底部对应上部振膜位置有深度可调的空腔，所述空腔的上部基体部分即为所述背极板。

2、根据权利要求1所述一种硅麦克风芯片，其特征在于：所述振膜形状为一个四周倒角的矩形，所述背极板上开有内声孔，所述振膜中心部分、旋转梁上开有外声孔，所述内声孔、外声孔形状为圆形、方形、椭圆等任意形状，所述直梁支承于绝缘支撑结构，所述绝缘支撑结构支承于所述基体，所述振膜与所述背极板间隔开。

3、一种硅麦克风芯片的制作方法，其特征在于：其包括以下步骤，

(1)、单晶硅基体的双面氧化；

(2)、对所述基体的背面进行深刻蚀，形成空腔，对应所述空腔上部的基体为背极板；

(3)、在所述基体的正面进行掺杂，形成导电层，作为电容的一个基体；

(4)、对所述背极板进行刻蚀，制备内声孔；

(5)、在所述背极板上表面淀积绝缘材料，形成支撑层；

(6)、在所述绝缘材料上形成振膜，振膜为导电材料或导电材料与绝缘材料的复合层；

(7)、对所述振膜进行刻蚀，制备窄槽和外声孔；刻蚀所述振膜和绝缘材料层，形成连通所述背极板的孔槽；

(8)、在所述振膜整个表面淀积金属材料，再对金属材料进行刻蚀，形成振膜电极和背极板电极；

(9)、对所述支撑层进行腐蚀，形成麦克风芯片的绝缘支撑结构。

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