CN108464017A - 麦克风及麦克风制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种麦克风及麦克风制造方法，麦克风包含包括驱动电极的膜片与包括固定电极的背板，两个电极机械连接到基板。本发明的麦克风制造方法具有如下效果：改善支撑背板的构造与支撑膜片的构造来提高制造麦克风的制程的品质，改善麦克风的性能。

Description

麦克风及麦克风制造方法
技术领域
本发明涉及一种麦克风及麦克风制造方法，更详细而言，涉及一种具备因外部声压而振动的膜片及与所述膜片平行地配置的背板，利用充电到分别形成在所述膜片与背板的电极的静电电容的变化测定声压的麦克风及制造所述麦克风的方法。
背景技术
麦克风广泛地应用在以行动电话、台式电脑、耳机为首的各种电子设备，预测今后随着物联网(Internet of Thing)时代的到来而所述麦克风的需求进一步爆炸式地增加。另外，对应电子设备的小型化趋势而麦克风也需求一种更小、更便宜的产品。作为符合如上所述的市场趋势的麦克风，通过微机电系统(MEMS，micro electro mechanical system)方式制造的麦克风最为有利。目前，批量生产的微机电系统麦克风中的几乎大部分为静电电容型。
在韩国公开专利2011-125584号中揭示有具有所述静电电容型麦克风构造的音响装置的一例。
在韩国公开专利公报第10-2014-0067238号中揭示有一种制造所述麦克风的方法。作为以往的所述麦克风制造方法中的一例，为了分别在麦克风的膜片与背板形成电极，使用在未掺杂多晶硅上层积掺杂多晶硅而形成电极的方法。所述方法使用分别层积如未掺杂多晶硅与掺杂多晶硅的不同特性的2个层而对多余的部分进行蚀刻的方法，在实际应用时，存在制程复杂且效率较低的问题。因上述制程上的问题而也存在麦克风的制造成本上升的问题。
发明内容
[发明要解决的问题]
本发明是为了解决上述问题而提出，其目的在于提供一种制程相对简单，并且能够以较低的成本制造高品质的麦克风的方法及通过所述方法制造的麦克风。
[解决问题的技术手段]
为了解决如上所述的问题，本发明提供一种麦克风制造方法，其在膜片与背板之间配置气隙，利用形成在膜片的第一电极与形成在背板的第二电极之间的静电电容的变化感测声音，其特征在于包括：(a)在基板的上表面形成第一牺牲层的步骤；(b)以包围形成所述膜片的区域的外周的方式对所述第一牺牲层进行蚀刻而形成使所述基板的表面露出的膜片外周部的步骤；(c)在通过所述膜片外周部露出的基板的上表面与所述第一牺牲层的上表面层积未掺杂多晶硅而形成第一硅层的步骤；(d)为了在所述第一硅层形成所述第一电极而对所述第一电极的区域进行掺杂以使其具有导电性的步骤；(e)对所述第一硅层进行蚀刻而沿所述膜片外周部的内周形成支撑所述膜片的膜片支撑部的步骤；(f)在实施所述(e)步骤后，在所述第一硅层上层积第二牺牲层的步骤；(g)在所述第二牺牲层上层积未掺杂多晶硅而形成第二硅层的步骤；(h)对所述第二硅层进行掺杂以能够在所述第二硅层形成具有导电性的第二电极的步骤；(i)对在所述(h)步骤中掺杂的所述第二硅层进行蚀刻而形成所述第二电极的步骤；(j)为了形成将所述背板支撑到所述基板的背板支撑部而以包围形成所述背板的区域的外周的方式对所述第二牺牲层进行蚀刻来形成至少2列使所述基板的表面露出的背板外周部的步骤；(k)在所述第二牺牲层、背板外周部及第二电极沉积氮化物而形成支撑层，形成在填充有所述氮化物的背板外周部之间配置有所述第二牺牲层的构造的所述背板支撑部的步骤；(l)对所述多个音孔区域的所述支撑层及第二电极进行蚀刻，以便在由所述背板外周部包围的区域的内部形成多个音孔的步骤；(m)去除由所述膜片的下部的所述膜片支撑部包围的区域的所述基板的一部分而形成空腔的步骤；以及(n)去除通过所述空腔露出的所述第一牺牲层，去除通过所述音孔露出的所述第二牺牲层的步骤。
另外，本发明的麦克风的特征在于包括：基板；膜片，配置到所述基板的上侧；膜片支撑部，将所述膜片的外周支撑到所述基板；背板，配置到所述膜片的上侧；背板支撑部，将所述背板的外周支撑到所述基板；第二电极，形成到所述背板；以及第一电极，形成到所述膜片；且所述背板支撑部形成为在包覆所述背板的外周的至少2列的氮化物膜与所述氮化物膜之间配置氧化膜。
[发明的效果]
本发明的麦克风及麦克风制造方法具有如下效果：改善支撑背板的构造与支撑膜片的构造而提高制造麦克风的制程的品质，改善麦克风的性能。
附图说明
图1至图15是用以对本发明的一实施例的麦克风制造方法进行说明的剖面图。
图16是通过图1至图15所示的麦克风制造方法制造的麦克风的切割立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地对本发明的麦克风制造方法的优选实施例进行说明。
图1至图15是用以对本发明的一实施例的麦克风制造方法进行说明的剖面图。
本发明的麦克风制造方法用以制造如图15所示的构造的麦克风。在基板(100)上形成膜片支撑部(220)而支撑膜片(200)。膜片支撑部(220)通过膜片支撑固定部(503)牢固地固定到基板。在膜片(200)形成第一电极(201)。膜片(200)因从外部传递的声压而振动。在膜片(200)的上侧配置背板(300)。背板(300)通过背板支撑部(310)支撑到基板(100)。在背板(300)形成有多个音孔(320)。通过背板(300)的音孔(320)而外部的声压向膜片(200)传递。在背板(300)形成第二电极(301)。当膜片(200)振动时，第一电极(201)与第二电极(301)之间的间隔发生变化，其结果是，第一电极(201)与第二电极(301)之间的静电电容发生变化。可利用所述静电电容的变化将声压的变化转换成电信号。另一方面，在膜片(200)的下侧，去除基板(100)的一部分而形成空腔(101)。
以下，对制造呈如上所述的构造的麦克风的方法进行说明。
首先，如图1所示，在基板的上表面形成第一牺牲层((a)步骤)。通过在硅晶片基板(100)沉积绝缘层氧化膜的方法设置第一牺牲层(510)。
其次，如图2所示，以包围形成膜片(200)的区域的外周的方式对第一牺牲层(510)的一部分进行蚀刻而形成使基板的表面露出的膜片外周部(501)((b)步骤)。在形成支撑膜片(200)的膜片支撑部(220)的位置去除第一牺牲层(510)而露出基板(100)，由此形成膜片外周部(501)。在基板(100)上形成膜片支撑部(220)，为了以支撑膜片(200)的方式构成而像上述内容一样形成膜片外周部(501)。为了形成以成为膜片(200)有效地振动的构造的方式进行支撑的膜片支撑部(220)，沿圆周方向按照圆形或接近圆形的形状形成膜片外周部(501)。
在像上述内容一样形成膜片外周部(501)时，也一并形成膜片支撑槽(502)。膜片支撑槽(502)配置到相对于膜片外周部(501)朝内侧隔开的位置，沿膜片外周部(501)的内径以露出基板的表面的方式对第一牺牲层(510)进行蚀刻而形成。即，膜片支撑槽(502)沿膜片外周部(501)的内周与膜片外周部(501)并排形成。
在这种状态下，像图3所示一样在通过膜片外周部(501)露出的基板(100)的上表面与第一牺牲层(510)的上表面层积未掺杂多晶硅而形成第一硅层(610)((c)步骤)。此时，也在膜片支撑槽(502)层积未掺杂多晶硅。通过像上述内容一样层积未掺杂多晶硅而在膜片外周部(501)与膜片支撑槽(502)之间形成由第一牺牲层(510)形成的膜片支撑固定部(503)。所述第一硅层(610)构成膜片(200)、膜片支撑部(220)及膜片支撑固定部(503)。
其次，如图4所示，为了在第一硅层(610)形成第一电极(201)而对第一电极(201)的区域进行掺杂((d)步骤)。在本实施例中，通过离子注入法(implantation)对第一硅层(610)进行掺杂。通过进行上述掺杂，形成第一电极(201)的位置的第一硅层(610)具有导电性。如上所述，在对第一电极(201)的区域进行掺杂时，像图4所示一样也对电极垫的区域进行掺杂。电极垫以之后可通过打线接合与外部电路连接的方式形成。
其次，如图5所示，对第一硅层(610)进行蚀刻而在膜片(200)及膜片外周部(501)的位置形成支撑膜片(200)的膜片支撑部(220)((e)步骤)。即，通过蚀刻去除第一硅层(610)中的除成为膜片(200)、膜片支撑部(220)及电极垫(401)的区域以外的其余区域。通过上述过程完成构成膜片(200)的构造。膜片(200)配置到远离基板的高度，沿所述膜片的边缘连接膜片支撑部(220)而将膜片(200)支撑到基板。
其次，如图6所示，实施在第一硅层(610)上层积第二牺牲层(520)的步骤((f)步骤)。第二牺牲层(520)构成膜片(200)与背板(300)之间的气隙(air gap；420)。层积氧化膜而形成第二牺牲层(520)。
其次，如图7所示，在第二牺牲层(520)上层积未掺杂多晶硅而形成第二硅层(620)((g)步骤)。
对在(g)步骤中形成的第二硅层(620)进行掺杂而使其具有导电性，由此完成形成第二电极(301)的准备((h)步骤)。与之前所说明的第一硅层(610)相同地层积未掺杂多晶硅而设置用以形成第二电极(301)的第二硅层(620)，并通过离子注入法进行掺杂，由此使所述第二硅层具有导电性。
在这种状态下，像图8所示一样对形成凹洞(330)的位置(331)的第二硅层(620)及第二牺牲层(520)的一部分进行蚀刻，以便可形成防止背板(300)与膜片(200)接触的凹洞(330)((o)步骤)。凹洞(330)为以向第一电极(201)突出的方式形成在背板(300)的绝缘性构造物。所述凹洞是为了防止如下情况而设置的构成：在使用麦克风时，膜片(200)大幅振动而第一电极(201)与第二电极(301)接触。
其次，如图9所示，对在(g)步骤中掺杂的第二硅层(620)进行蚀刻而形成第二电极(301)((i)步骤)。
在像上述内容一样完成第二电极(301)的构造后，设置支撑所述第二电极(301)的构成而完成背板(300)。
首先，如图10所示，为了形成将背板(300)支撑到基板(100)的背板支撑部(310)而以包围形成背板(300)的区域的外周的方式对第二牺牲层(520)进行蚀刻来形成2列使基板(100)的表面露出的背板外周部(311)((j)步骤)。在较膜片支撑部(220)相对性地更靠外侧的位置以包围膜片(200)与背板(300)的方式对第二牺牲层(520)进行蚀刻而使位于所述第二牺牲层的下侧的基板(100)露出。如上所述，按照露出基板(100)的深度蚀刻第二牺牲层(520)，由此设置形成可将背板(300)支撑到基板(100)的背板支撑部(310)的基底。
在这种状态下，像图11所示一样沉积氮化物(nitride)而设置形成背板支撑部(310)及背板(300)的支撑层(701)((k)步骤)。此时，也在(o)步骤中蚀刻的区域沉积氮化物，由此形成凹洞(330)。通过所述方法而以由氮化物构造物形成的支撑层(701)构成背板(300)及背板支撑部(310)，由此具有使第二电极(301)与基板(100)绝缘，并且可有效地进行固定及支撑的优点。尤其，具有如下优点：可通过在填充有氮化物的背板外周部(311)之间填充有第二牺牲层的构造的背板支撑部(310)稳定地支撑背板(300)。另外，具有如下优点：因包括具有绝缘性且相对于牺牲层的选择更优异的氮化物的背板外周部(311)与配置在所述背板外周部之间的第二牺牲层(520)的构造而在之后执行去除背板(300)与膜片(200)之间的第二牺牲层(520)的制程时，背板支撑部(310)外侧的构成可不受影响而稳定地保存。
其次，对形成用以将第一电极(201)及第二电极(301)与外部电路连接的电极垫(401、402)的过程进行说明。
首先，如图12所示，实施对支撑层(701)或支撑层(701)及第二牺牲层(520)的一部分进行蚀刻而使分别形成电极垫(401、402)的区域的第一硅层(610)及第二硅层(620)露出的步骤((p)步骤)。对支撑层(701)及第二牺牲层(520)的一部分进行蚀刻而使第一硅层(610)的一部分露出，由此设置形成与第一电极(201)连接的电极垫(401)的区域。通过仅对支撑层(701)的一部分区域进行蚀刻而设置与第二电极(301)连接的电极垫(402)。
其次，如图12所示，在层积用以形成电极垫(401、402)的金属层后进行蚀刻而分别形成与第一电极(201)及第二电极(301)电连接的电极垫(401、402)((q)步骤)。
其次，参照图13，对形成音孔(320)的过程进行说明。如图13所示，在由背板支撑部(310)包围的区域内部的多个部位蚀刻支撑层(701)及第二电极(301)而形成音孔(320)((l)步骤)。如上所述，通过音孔(320)而外部的声压向背板(300)内部的膜片(200)传递。
在像上述内容一样形成音孔(320)后，像图14所示一样去除由膜片(200)的下部的膜片支撑部(220)包围的区域的基板(100)的一部分而形成空腔(101)((m)步骤)。对基板(100)的后表面进行蚀刻而形成的空腔(101)执行麦克风的背腔的作用。
其次，如图15所示，通过蚀刻制程去除第一牺牲层(510)及第二牺牲层(520)而使膜片(200)成为可振动的状态((n)步骤)。通过去除第二牺牲层(520)而在第一电极(201)与第二电极(301)之间形成气隙(420)，贯通第二电极(301)的凹洞(330)以向第一电极(201)突出的状态露出。另一方面，如上所述，利用相对于牺牲层选择优异的氮化物构成支撑层(701)，由此成为如下构造：形成由支撑层(701)包围的腔室，在所述腔室内部配置膜片(200)。由支撑层(701)包围腔室内部空间，因此具有如下优点：在去除第一牺牲层(510)与第二牺牲层(520)的过程中，可防止蚀刻周边的其他构成。因如上所述的氮化物支撑层(701)的构成而具有可提高制程产率的优点。
另外，本实施例具有如下优点：在热处理过程中，完全不存在第二电极(301)的杂质向支撑层(701)扩散的担忧。因此，本发明的麦克风制造方法具有产率提高、产品的品质提高的优点。
另一方面，如上所述，在(b)步骤中形成膜片支撑槽(502)，在(c)步骤中也在膜片支撑槽(502)层积未掺杂多晶硅而构成在膜片外周部(501)与膜片支撑槽(502)之间形成有膜片支撑固定部(503)的膜片支撑部(220)，由此具有可更稳定地将膜片(200)支撑到基板(100)的优点。
实施方式
以上，列举优选的示例对本发明的麦克风制造方法进行了说明，但本发明的范围并不限定于之前所说明的情况。
例如，之前以包括为了防止第一电极(201)与第二电极(301)接触而形成凹洞(330)的步骤的情况为例进行了说明，但也可视情况而不构成凹洞。
另外，膜片(200)与背板(300)的构造可进行各种变形。
另外，支撑层(701)说明为沉积氮化物而构成，但也可使用其他绝缘性材质构成支撑层。
另一方面，本发明的麦克风具有与通过之前所说明的麦克风制造方法制造的麦克风相同的构造。
像上述内容一样形成为2列构造的背板支撑部(310)形成为在氮化物膜之间配置有绝缘层氧化膜的构造。即，背板支撑部(310)以如下方式形成：在由2列氮化物膜覆盖沉积在基板(100)的绝缘层氧化膜的状态下，背板支撑部(310)包覆背板(300)的外周。根据上述构造，即便执行去除第二牺牲层(520)而形成气隙(420)的制程，也可有效地防止背板支撑部(310)周边的其他构成被蚀刻或受损，并且确保可稳定地支撑背板(300)的构造。
另外，如上所述，以如下构造构成膜片支撑部(220)，由此膜片支撑部(220)成为可稳定地支撑膜片(200)的构造：在膜片支撑槽(502)的外侧形成氧化膜材质的膜片支撑固定部(503)，以覆盖有氮化物膜的状态沿膜片(200)的外周支撑所述膜片支撑固定部(503)。尤其，所述膜片支撑部(220)的构造具有如下优点：可分散或抵消会因膜片(200)或膜片支撑部(220)的周边构造产生的内部应力而提高麦克风的耐久性。

Claims (5)

1.一种麦克风制造方法，其在膜片与背板之间配置气隙，利用形成在膜片的第一电极与形成在背板的第二电极之间的静电电容的变化感测声音，其特征在于包括：
(a)在基板的上表面形成第一牺牲层的步骤；
(b)以包围形成所述膜片的区域的外周的方式对所述第一牺牲层进行蚀刻而形成使所述基板的表面露出的膜片外周部的步骤；
(c)在通过所述膜片外周部露出的基板的上表面与所述第一牺牲层的上表面层积未掺杂多晶硅而形成第一硅层的步骤；
(d)为了在所述第一硅层形成所述第一电极而对所述第一电极的区域进行掺杂以使其具有导电性的步骤；
(e)对所述第一硅层进行蚀刻而沿所述膜片外周部的内周形成支撑所述膜片的膜片支撑部的步骤；
(f)在实施所述(e)步骤后，在所述第一硅层上层积第二牺牲层的步骤；
(g)在所述第二牺牲层上层积未掺杂多晶硅而形成第二硅层的步骤；
(h)对所述第二硅层进行掺杂以能够在所述第二硅层形成具有导电性的第二电极的步骤；
(i)对在所述(h)步骤中掺杂的所述第二硅层进行蚀刻而形成所述第二电极的步骤；
(j)为了形成将所述背板支撑到所述基板的背板支撑部而以包围形成所述背板的区域的外周的方式对所述第二牺牲层进行蚀刻来形成至少2列使所述基板的表面露出的背板外周部的步骤；
(k)在所述第二牺牲层、背板外周部及第二电极沉积氮化物而形成支撑层，形成在填充有所述氮化物的背板外周部之间配置有所述第二牺牲层的构造的所述背板支撑部的步骤；
(l)对所述多个音孔区域的所述支撑层及第二电极进行蚀刻，以便在由所述背板外周部包围的区域的内部形成多个音孔的步骤；
(m)去除由所述膜片的下部的所述膜片支撑部包围的区域的所述基板的一部分而形成空腔的步骤；以及
(n)去除通过所述空腔露出的所述第一牺牲层，去除通过所述音孔露出的所述第二牺牲层的步骤。
2.根据权利要求1所述的麦克风制造方法，其特征在于：
在执行所述(b)步骤时，一并形成膜片支撑槽，所述膜片支撑槽配置到相对于所述膜片外周部朝内侧隔开的位置，沿所述膜片外周部的内径以露出所述基板的表面的方式对所述第一牺牲层进行蚀刻而形成，
在执行所述(c)步骤时，也在所述膜片支撑槽层积未掺杂多晶硅而在所述膜片外周部与所述膜片支撑槽之间形成由所述第一牺牲层形成的膜片支撑固定部，
当在所述(e)步骤中对所述第一硅层进行蚀刻时，在所述膜片支撑部的内部残留所述膜片支撑固定部而将所述膜片支撑部固定到所述基板。
3.根据权利要求2所述的麦克风制造方法，其特征在于还包括：
(p)在通过所述(k)步骤沉积所述氮化物而形成支撑层后，对所述支撑层或所述支撑层及所述第二牺牲层的一部分进行蚀刻而使分别形成电极垫的区域的所述第一硅层及第二硅层露出的步骤；以及
(q)层积用以形成所述电极垫的金属层而形成与所述第一电极及第二电极电连接的电极垫的步骤。
4.一种麦克风，其特征在于包括：
基板；
膜片，配置到所述基板的上侧；
膜片支撑部，将所述膜片的外周支撑到所述基板；
背板，配置到所述膜片的上侧；
背板支撑部，按照至少2列蚀刻层积在所述背板的外周的氧化膜，以便将所述背板的外周支撑到所述基板，且沉积氮化物而在包覆所述背板的外周的至少2列氮化物膜之间配置所述氧化膜；
第二电极，形成到所述背板；以及
第一电极，形成到所述膜片。
5.根据权利要求4所述的麦克风，其特征在于，所述膜片支撑部包括：
氧化膜材质的膜片支撑固定部，沿所述膜片的外周沉积在所述基板的上表面；以及
氮化物膜，以覆盖的状态沿所述膜片的外周将所述膜片支撑固定部支撑到基板。
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