CN111491244A - 一种mems麦克风的加工方法和mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MEMS麦克风的加工方法和MEMS麦克风。包括：在衬底之上沉积多晶硅基准层；从多晶硅基准层一侧，对多晶硅基准层进行干法刻蚀，在多晶硅基准层上形成基准孔；在多晶硅基准层上沉积第一牺牲层；在第一牺牲层上沉积多晶硅振膜层，多晶硅振膜层具有悬空部；在多晶硅振膜层上沉积第二牺牲层，第二牺牲层在悬空部的外围与第一牺牲层连接；在第二牺牲层上沉积氮化硅层；从衬底一侧，对衬底和二氧化硅保护层进行刻蚀形成第一空腔，第一空腔暴露基准孔；在第一空腔一侧，从基准孔对位于悬空部周围的第一牺牲层和第二牺牲层进行湿法刻蚀，在多晶硅基准层与氮化硅层之间形成第二空腔；多晶硅振膜层的悬空部悬于第二空腔中。
Description
技术领域
本发明属于微机电加工技术领域，具体地，涉及一种MEMS麦克风的加工方法和MEMS麦克风。
背景技术
现有主流的传感器，例如麦克风、压力传感器、位移传感器等，均采用通过平板电容器的原理进行检测。例如在麦克风的结构中，通常包括衬底以及形成在衬底上的背极板、振膜，其中，背极板与振膜之间具有间隙，使得背极板、振膜共同构成了平板式的电容器感测结构。
在这种微机电传感器的加工过程中，通常先在衬底上形成所需结构的材料层，之后通过刻蚀工艺将材料层的不同区域刻蚀掉，最后留下的结构即为微机电传感器。但是，刻蚀工艺中各向异性的刻蚀特点以及半导体材料对刻蚀工艺的选择性影响，距离刻蚀工艺起始位置较远的区域的刻蚀程度难以把控。例如，所采用的刻蚀工艺在一种材料中能够表现出良好的各向异性刻蚀特点，而在刻蚀到另一种材料后则无法表现这种刻蚀特点，从而造成进一步刻蚀形成的空腔的尺寸难以达到设计要求。进而造成微机电传感器的性能受到影响。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种加工MEMS麦克风的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS麦克风的加工方法，包括：
在衬底之上沉积多晶硅基准层；
从多晶硅基准层一侧，对多晶硅基准层进行干法刻蚀，在多晶硅基准层上形成基准孔；
在多晶硅基准层上沉积第一牺牲层；
在第一牺牲层上沉积多晶硅振膜层，所述多晶硅振膜层具有悬空部；
在多晶硅振膜层上沉积第二牺牲层，所述第二牺牲层在所述悬空部的外围与所述第一牺牲层连接；
在所述第二牺牲层上沉积氮化硅层；
从衬底一侧，对衬底和二氧化硅保护层进行湿法刻蚀形成第一空腔，所述第一空腔暴露所述基准孔；
在所述第一空腔一侧，从所述基准孔对位于所述悬空部周围的所述第一牺牲层和第二牺牲层进行湿法刻蚀，在所述多晶硅基准层与氮化硅层之间形成第二空腔；
所述多晶硅振膜层的悬空部悬于所述第二空腔中。
可选地，所述第二牺牲层包括第二磷硅玻璃层和第三磷硅玻璃层；
在所述多晶硅振膜层上沉积形成所述第二磷硅玻璃层；
对所述第二磷硅玻璃层进行湿法刻蚀，形成与所述多晶硅振膜层连通的凹槽，所述凹槽的位置与所述悬空部的位置对应，在所述凹槽上沉积形成多晶硅支撑柱；
在所述第二磷硅玻璃层上沉积形成所述第三磷硅玻璃层；
所述氮化硅层形成在所述第三磷硅玻璃层上。
可选地，对所述第三磷硅玻璃层进行干法刻蚀，形成与所述多晶硅支撑柱位置对应的凹槽；
形成在所述第三磷硅玻璃层上的氮化硅层嵌入所述第三磷硅玻璃层的凹槽中。
可选地，所述第三磷硅玻璃层的厚度为2微米。
可选地，所述第一牺牲层包括二氧化硅牺牲层和第一磷硅玻璃层；
在所述多晶硅基准层的表面和基准孔中沉积形成二氧化硅牺牲层，所述二氧化硅牺牲层的厚度为1微米；
对多晶硅基准层上的二氧化硅牺牲层进行湿法刻蚀，在所述二氧化硅牺牲层上形成凹槽；
在所述二氧化硅牺牲层上沉积形成第一磷硅玻璃层，所述第一磷硅玻璃层在对应于所述二氧化硅牺牲层的凹槽处形成凹槽，所述第一磷硅玻璃层的厚度为5微米，磷的质量百分比为5wt％；
形成在所述第一磷硅玻璃层上的多晶硅振膜层嵌入所述第一磷硅玻璃层的凹槽中，形成振膜凸点；
在刻蚀形成所述第二空腔后，所述振膜凸点与所述多晶硅基准层之间形成避让间隙。
可选地，所述干法刻蚀为反应离子刻蚀(RIE)。
可选地，采用低压化学气相沉积(LPCVD)形成所述多晶硅基准层；
和/或，采用低压化学气相沉积(LPCVD)形成所述多晶硅振膜层。
可选地，所述多晶硅基准层的厚度为0.5微米；
和/或，所述多晶硅振膜层的厚度为1微米。
可选地，沉积形成多晶硅基准层之前，在所述衬底上沉积形成二氧化硅保护层，在二氧化硅保护层上直接沉积形成所述多晶硅基准层；
在形成所述第一空腔的工艺中，采用反应离子刻蚀(RIE)对衬底进行刻蚀，采用湿法刻蚀对所述二氧化硅保护层进行刻蚀。
可选地，所述二氧化硅保护层的厚度为0.5微米。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风采用上述加工方法制成；
所述多晶硅振膜层具有连接端和悬空部，所述连接端固定在所述多晶硅基准层与氮化硅层之间，所述悬空部悬于所述氮化硅层与所述多晶硅基准层之间。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本公开的提供的MEMS麦克风的侧面剖视示意图；
图2是本公开提供的加工方法中衬底上形成基准层和第一牺牲层的侧面剖视示意图；
图3是本公开提供的加工方法中第一牺牲层上形成多晶硅振膜层和第二牺牲层的侧面剖视示意图；
图4是本公开提供的加工方法中多晶硅振膜层上形成多晶硅支撑柱和第二牺牲层的侧面剖视示意图；
图5是本公开提供的加工方法中第二牺牲层上形成氮化硅层的侧面剖视示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本公开的一个实施例，提供了一种加工MEMS麦克风的技术方案。本技术方案通过在层叠的半导体材料上设置多晶硅基准层2，该多晶硅基准层2作为刻蚀MEMS麦克风内部空腔的起始基准。通过这种设计方式，能够有效对空腔刻蚀工艺的刻蚀深度、刻蚀范围进行控制，提高MEMS麦克风中空腔的尺寸精确度。图1示出了采用本实施方式制成的MEMS麦克风的结构。
本技术方案的MEMS加工方法首先在衬底1之上沉积形成多晶硅基准层2，如图2所示。所述衬底1可以为硅衬底1，便于采用湿法刻蚀对衬底1进行刻蚀加工，形成腔体。所述多晶硅基准层2在刻蚀形成腔体的加工过程中作为刻蚀基准点。湿法刻蚀工艺通常采用腐蚀刻蚀液实施，而由于腐蚀刻蚀液的种类不同以及刻蚀工艺条件不同，湿法刻蚀能够表现出对不同材料的刻蚀选择性。
多晶硅基准层为多晶硅材料，不受到湿法刻蚀工艺的影响，在湿法刻蚀工艺中不会被刻蚀消除。因此在湿法刻蚀工艺中可以作为刻蚀基准，便于对湿法刻蚀工艺的可视深度、宽度等要求进行控制。
可选地，可以采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺形成多晶硅基准层，从而那个多晶硅基准层2具有致密、完整的结构，能够在湿法刻蚀工艺中充分发挥刻蚀基准的作用。可选地，所述多晶硅基准层2的厚度为0.5微米。多晶硅基准层2的厚度为上述尺寸时，一方面对MEMS麦克风器件的整体厚度尺寸影响较小，另一方面，0.5微米厚的多晶硅基准层2的结构稳定性和抗腐蚀隔离效果能够达到其作为湿法刻蚀腔体的基准位置的要求。
在形成多晶硅基准层2后，在多晶硅基准层2的一侧，也即如图2所示的上方，对所述多经过基准层实施干法刻蚀，在多晶硅基准层2上刻蚀形成基准孔21。所述基准孔21作为后续加工中，用于供湿法刻蚀液向MEMS器件内部蔓延刻蚀的起始孔。其能够起到控制刻蚀液通入速度、通入量以及准确限定通入位置的作用。如上所述，多晶硅基准层2难以通过湿法刻蚀工艺实现刻蚀，因此采用干法刻蚀工艺实现对基准孔21的刻蚀加工。
可选地，采用反应离子刻蚀(RIE)可以对多晶硅基准层2进行刻蚀，从而在中间区域形成基准孔21。所述基准孔21的位置位于所述衬底1宽度方向上的中间位置，以便于后续的湿法刻蚀工艺中，刻蚀液从基准孔21处均匀腐蚀到周围的区域。对于所述基准孔21的刻蚀，需将所述多晶硅基准层2在厚度方向上完全刻蚀掉，形成贯通多晶硅基准层2的基准孔21。这样才能让后续的湿法刻蚀液穿过。
在形成基准孔21后，可以在所述多晶硅基准层2层上沉积形成第一牺牲层31。所述第一牺牲层31在最后的湿法刻蚀工艺中会被刻蚀掉一大部分区域，从而形成空腔。此外，通过对牺牲层中掺杂特定元素，可以改善振膜等结构的性能，提高MEMS麦克风的声学性能。所述第一牺牲层31可以由多个层叠材料层组合形成，视不同的结构、性能要求而定。在图2所述的实施方式中，所述第一牺牲层31包括了二氧化硅牺牲层32和第一磷硅玻璃层31。在其它实施方式中，所述第一牺牲层31还可以包括其它材料层。
进一步地，在所述第一牺牲层31上沉积多晶硅振膜层4，如图4所示。所述多晶硅振膜层4作为MEMS麦克风中的振膜，在后续的湿法刻蚀工艺中会保留下来。其周围的牺牲层会被刻蚀掉，从而在多晶硅振膜层4周围形成空腔，供多晶硅振膜振动。采用多晶硅制成振膜层，能够防止其在后续的湿法刻蚀工艺中被刻蚀掉。所述多晶硅振膜层4具有连接端41和悬空部42，该悬空部42经过后续的湿法刻蚀加工后会构成悬于MEMS麦克风期间内的悬空的振膜，用于对声音振动作出响应。连接端41则与其它结构形成固定连接，保证多晶硅振膜层4的连接稳定性。
可选地，采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺形成所述多晶硅振膜层4。多晶硅振膜层4的厚度可以为1微米。1微米厚的多晶硅振膜层4在能够满足振膜承受声音振动的压力的情况下，同时表现出良好的振动性能，提高MEMS麦克风的声学性能，降低声音信号的失真。
进一步地，在多晶硅振膜层4上沉积第二牺牲层，所述第二牺牲层在所述悬空部42的外围与所述第一牺牲层31连接在一起。在如图3、4所示的实施方式中，所述第二牺牲层包括了三层结构，分别为第二磷硅玻璃层61和第三磷硅玻璃层。其中第三磷硅玻璃层包括了两层结构。在其它实施方式中，所述第二牺牲层还可以包括其它材料和层叠结构。
与所述第一牺牲层31相似的，所述第二牺牲层在后续的湿法刻蚀工艺中也会被刻蚀掉一大部分结构，从而使多晶硅振膜层4的上方区域镂空，形成空腔。在如图3所示的实施方式中，所述第二牺牲层在多晶硅振膜层4的最右侧与所述第一牺牲层31连接，第二牺牲层的这一部分直接覆盖在第一牺牲层31上。对于所述多晶硅振膜层4而言，除了最左侧的连接端41处之外，向右侧延伸的大部分结构为悬空部42。
进一步地，在所述第二牺牲层上沉积形成氮化硅层7。所述氮化硅层7作为MEMS麦克风的封装壳体结构，其在后续的湿法刻蚀工艺中被保留下来。氮化硅不会到湿法刻蚀工艺的影响。可选地，可以采用加压化学气相沉积(PECVD)形成所述氮化硅层7，这样可以增加氮化硅层7作为封装壳体的材料致密程度，保证MEMS麦克风的结构可靠性。图4示出了第二牺牲层上覆盖有氮化硅层7的结构。
可选地，所述氮化硅层7中可以形成有作为电极的背极等材料，其可以通过对氮化硅层7进行刻蚀形成凹槽，之后将导电材料沉积于凹槽中而形成。
此后，从所述衬底1一侧，也即如图5所示的下侧，对所述衬底1进行刻蚀，形成如图1所示的第一空腔10。对于衬底1的刻蚀，可以采用反应离子刻蚀(RIE)对沉积进行刻蚀，对衬底1的刻蚀效果更好，方向性更强，所得到的第一空腔10的尺寸能够符合对第一空腔10的尺寸要求。图1示出了刻蚀形成的第一空腔10。
进一步地，在所述第一空腔10的一侧，也即如图1所示的多晶硅基准层2的下侧。采用湿法刻蚀从所述基准孔21处开始，对第一牺牲层31和第二牺牲层进行湿法刻蚀，将第一牺牲层31和第二牺牲层的大部分区域刻蚀掉，也即对位于所述多晶硅振膜层4的悬空部42周围的第一牺牲层31和第二牺牲层进行刻蚀，从而形成第二空腔20。所述第二空腔20位于多晶硅基准层2和氮化硅层7之间。经过对第一牺牲层31和第二牺牲层的刻蚀，所述悬空部42悬于所述第二空腔20中。所述多晶硅层仅有固定部与未被刻蚀掉的第一牺牲层31和第二牺牲层连接，固定在衬底1与氮化硅层7之间的位置处。
在对第一牺牲层31和第二牺牲层进行刻蚀的湿法刻蚀工艺中，由于所述多晶硅基准层2不会受到施法刻蚀的影响，所以只有蔓延至多晶硅基准层2的基准孔21处的腐蚀液才能通过基准孔21，像第一牺牲层31和第二牺牲层蔓延。利用基准孔的设计，湿法刻蚀的起始位置得到了精确控制。进一步根据湿法刻蚀工艺的特点，通过对刻蚀时间的控制，就能够控制第一牺牲层和第二牺牲层在宽度和厚度方向上被刻蚀的程度。进而保证所形成的第二空腔的形状、尺寸满足性能要求。
通常的，由于对第二腔体进行刻蚀的起始位置位于衬底的厚度方向的内部，造成了难以对湿法刻蚀的起点准确尺寸、位置进行刻蚀。在对衬底进行刻蚀的过程中，由于衬底被刻蚀掉的厚度较深，往往会产生一些尺寸误差，如果以存在误差的位置作为湿法刻蚀的起点，则会造成第一牺牲层和第二牺牲层的刻蚀程度误差更大，第二空腔的形状尺寸难以达到要求。而采用本技术方案就可以对湿法刻蚀工艺的起点进行精确控制。在对多晶硅基准层进行干法刻蚀时，对厚度较薄的多晶硅基准层能够做到精确的刻蚀，形成所述基准孔，进而提供精确地湿法刻蚀起点位置。
可选地，所述第二牺牲层可以包括第二磷硅玻璃层61和第三磷硅玻璃层，如图4所示。其中所述第三磷硅玻璃层还可以包括第一层62和第二层63。在这种实施方式中，通过对第二牺牲层采用多层结构，一方面能够满足不同掺杂元素的需要，另一方面可以便于通过牺牲层在MEMS麦克风中形成其它部件。
对于所述第二牺牲层，首先可以采用加压化学气相沉积在所述多晶硅振膜层上形成第二磷硅玻璃层61。经过图案化处理后，还可以采用退火处理来释放第二磷硅玻璃层61的应力，提高掺杂作用。通过第二牺牲层可以向所述多晶硅振膜层中掺杂磷等元素，改善多晶硅振膜层的性能。
可选地，可以对第二磷硅玻璃层61进行湿法刻蚀，形成连通至多晶硅振膜层4的凹槽，如图3所示。凹槽的位置与所述悬空部42的位置对应。之后，在所述凹槽上经过低压化学气相沉积，形成厚度为0.5微米的多晶硅层，之后可以经过反应离子刻蚀处理形成呈π形状的多晶硅支撑柱5，多晶硅支撑柱5的位置在所述悬空部42上。
所述多晶硅支撑柱在MEMS麦克风工作时能够起到稳定振膜的作用。例如，在MEMS麦克风启动工作时，对氮化硅层中设置的电极以及多晶硅振膜层中通入偏置电压，使多晶硅振膜向上靠近氮化硅层。此时所述多晶硅支撑柱能够顶在氮化硅层上，使得所述悬空部有一部分能够经多晶硅支撑柱与氮化硅层形成止顶，稳定住悬空部。而悬空部上没有设置支撑柱的位置，就可以根据声音振动产生相应的相应振动，实现麦克风的功能。
优选地，第二磷硅玻璃层61的凹槽形成在与所述悬空部的边缘相对应的位置，使得多晶硅支撑柱能够形成在悬空部42的边缘。这样，将悬空部42的中心区域留作可以振动收声的区域，声学性能更佳。
可选地，在形成所述多晶硅支撑柱后，再于多晶硅支撑柱以及第二磷硅玻璃层61上形成第三磷硅玻璃层。所述第三磷硅玻璃层的厚度可以为2微米。所述第三磷硅玻璃层将第二磷硅玻璃层61以及所述多晶硅支撑柱5覆盖在其下方。在第三磷硅玻璃层上再形成所述氮化硅层7，如图4所示。形成第三磷硅玻璃层一方面能够对氮化硅层7实施元素掺杂，另一方面能够将多晶硅支撑柱5与所述氮化硅层7隔开，以便形成第二空腔20。
可选地，所述第三磷硅玻璃层上可以通过干法刻蚀形成凹槽，该凹槽的位置与所述多晶硅支撑柱5的位置相对应。进一步地，使得氮化硅层7能够形成嵌入该凹槽的第一凸台76，如图5所示。在如图1所示的实施方式中，所述第一凸台76的位置与所述多晶硅支撑柱5相对应，在MEMS麦克风工作时，对极板和多晶硅振膜施加偏置电压时，多晶硅支撑柱5能够与第一凸台76形成止顶，实现稳定多晶硅振膜层4的作用。
可选地，所述第三磷硅玻璃层包括第一层62和第二层63。通过加压化学气相沉积将第一层62沉积在第二磷硅玻璃层61上。之后，可以先通过干法刻蚀对第一层62进行刻蚀，形成连通至多晶硅支撑柱5的凹槽。第一层62的厚度可以为1.5微米。之后，再将第二层63通过加压化学气相沉积形成在第一层62上，并有一部分嵌入上述凹槽中。第二层63的厚度可以为0.5微米。之后，再于第二层63上沉积氮化硅层7。这样，所述氮化硅层7上的第一凸台76就能够与多晶硅支撑柱5之间形成一定间隙，并且与多晶硅支撑柱5的位置对应。
可选地，所述第一牺牲层31可以包括二氧化硅牺牲层32和第一磷硅玻璃层31。所述二氧化硅玻璃层通过低压化学气相沉积形成在所述基准孔21中以及基准层上。所述二氧化硅牺牲层32的厚度可以为1微米。如图2所示。
对所述基准层上的二氧化硅层进行湿法刻蚀，从而在二氧化硅层上形成凹槽。进一步地，在二氧化硅牺牲层32上沉积形成第一磷硅玻璃层31。第一磷硅玻璃层31能够嵌入二氧化硅牺牲层32的凹槽处，并形成凹槽，如图2所示。
可选地，所述第一磷硅玻璃层31的厚度为5微米，其中的磷元素的质量百分比为5wt％。所述第一磷硅玻璃层31可以用于对多晶硅振膜层4进行磷元素掺杂，改善多晶硅振膜层4的声学性能。
在所述第一磷硅玻璃层31上形成多晶硅振膜层4，多晶硅振膜层4的一部分结构会嵌入到上述凹槽中，形成振膜凸点43，如图3所示。在刻蚀形成所述第二空腔20后，所述振膜凸点43与所述多晶硅基准层2之间形成有避让间隙44，如图1所示。所述振膜凸点43的作用在于，能够降低多晶硅振膜与所述多晶硅基准层2发生粘连的可能性。特别地，如图1所示，所述避让间隙44能够使多晶硅振膜两侧的第一空腔10与第二空腔20形成空气流通，从而降低MEMS麦克风实际工作时由于第一空腔10与第二空腔之间的气流难以流通进而造成的气压不平衡、影响声学性能发挥的问题。
可选地，对于需要采用干法刻蚀形成特定形状的衬底1、多晶硅基准层2以及多晶硅振膜层4，可以采用反应离子刻蚀(RIE)实现干法刻蚀。这种刻蚀方式的刻蚀尺寸精确度高，能够提高结构的尺寸精度。
可选地，可以采用低压化学气相沉积(LPCVD)形成所述多晶硅基准层2和/或多晶硅振膜层4。这种沉积方式能够形成厚度适中且材料密实度适中的多晶硅材料，保证多晶硅振膜层4能够实现良好的声学性能。
可选地，对于磷硅玻璃层、氮化硅层可以采用加压化学气相沉积(PECVD)形成。这种沉积方式能够形成更致密的材料层，有助于提高材料层的结构强度、提高材料层对其它实现元素掺杂的效果。
可选地，如图2所示，在沉积形成多晶硅基准层2之前，还可以在沉底上沉积形成二氧化硅保护层11。所述多晶硅基准层2形成在二氧化硅保护层11上。在需要对二氧化硅保护层11、多晶硅基准层2以及衬底1进行刻蚀时，多晶硅基准层2与另外两者采用的刻蚀工艺不同，即不同的刻蚀工艺对上述材料层的刻蚀存在选择性。这样，可以利用二氧化硅保护层11对衬底1以及多晶硅基准层2进行保护，以免在不需要刻蚀其中一方时，通过刻蚀工艺的选择性提供保护。
例如，在形成第一空腔10的刻蚀工艺中，利用干法刻蚀对衬底1进行刻蚀。干法刻蚀不会影响二氧化硅保护层11，但是会影响多晶硅基准层2。通过二氧化硅保护层11的作用，干法刻蚀刻蚀至衬底1的顶面时就会停止，二氧化硅保护层11和多晶硅基准层2不会被刻蚀掉。之后，采用湿法刻蚀对二氧化硅保护层11进行刻蚀，而多晶硅基准层2不会被湿法刻蚀刻蚀掉。湿法刻蚀可以对二氧化硅以及基准孔21其上的第一牺牲层31和第二牺牲层进行刻蚀。多晶硅基准层2、基准孔21被作为湿法刻蚀的起始点，用于控制湿法刻蚀的位置和尺寸。
可选地，所述二氧化硅保护层11的厚度可以为0.5微米，在能够起到保护作用的前提下，尽量减小厚度，防止其对MEMS麦克风的整体厚度造成影响。
可选地，在形成所述第二磷硅玻璃层61后，如图3、4所示，可以在所述第二磷硅玻璃层61的与所述连接端41相对应的位置处刻蚀形成凹槽，进而沉积上有多晶硅材料形成的多晶硅电连接柱81。多晶硅电连接柱81与所述多晶硅振膜层4接触电连接。
可选地，在所述多晶硅电连接柱81上还可以形成有焊盘8，用于将MEMS麦克风与外部器件形成电连接。
可选地，所述氮化硅层7可以包括第一氮化硅层71和第二氮化硅层72，如图1、5所示，所述第一氮化硅层71的厚度可以为1微米，而第二氮化硅层72的厚度可以为1.5微米。第一氮化硅层71和第二氮化硅层72可以分别通过加压化学气相沉积(PECVD)形成。在形成了第一氮化硅层71后，可以在其上形成厚度为0.5微米的极板金属75，所述极板金属75被作为MEMS麦克风中的背基板使用，通电后可以用于吸引多晶硅振膜层4。
可选地，所述氮化硅层7上还可以形成有穿孔74，如图1、5所示。该穿孔74可以通过干法刻蚀工艺形成。所述穿孔74一方面在产品中可以作为第二空腔20的泄压、出声孔。另一方面，其可以作为刻蚀第二牺牲层时的进液孔。
可选地，所述氮化硅层7的内壁上还可以通过在所述第二牺牲层上形成凹槽后配合形成有第二凸台73，如图1所示。所述第二凸台73与所述多晶硅振膜层4上用于振动收声的部分位置对应，其用于防止多晶硅振膜层4在工作中振幅过大，与氮化硅层直接撞击造成损坏。
本技术方案的另一方面还公开了一种采用上述加工方法制成的MEMS麦克风，如图1所示。所述多晶硅振膜层4具有连接端41和悬空部42，所述连接端41固定在所述多晶硅基准层2与氮化硅层7之间的位置。在如图1所示的实施方式中，所述连接端41固定在第一牺牲层31与氮化硅、第二牺牲层之间。所述悬空部42悬于所述氮化硅层7与所述多晶硅基准层2之间。多晶硅基准层2的基准孔21作为第一空腔10的进声孔。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种MEMS麦克风的加工方法，其特征在于，包括：
在衬底之上沉积多晶硅基准层；
从多晶硅基准层一侧，对多晶硅基准层进行干法刻蚀，在多晶硅基准层上形成基准孔；
在多晶硅基准层上沉积第一牺牲层；
在第一牺牲层上沉积多晶硅振膜层，所述多晶硅振膜层具有悬空部；
在多晶硅振膜层上沉积第二牺牲层，所述第二牺牲层在所述悬空部的外围与所述第一牺牲层连接；
在所述第二牺牲层上沉积氮化硅层；
从衬底一侧，对衬底和二氧化硅保护层进行刻蚀形成第一空腔，所述第一空腔暴露所述基准孔；
在所述第一空腔一侧，从所述基准孔对位于所述悬空部周围的所述第一牺牲层和第二牺牲层进行湿法刻蚀，在所述多晶硅基准层与氮化硅层之间形成第二空腔；
所述多晶硅振膜层的悬空部悬于所述第二空腔中。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第二牺牲层包括第二磷硅玻璃层和第三磷硅玻璃层；
在所述多晶硅振膜层上沉积形成所述第二磷硅玻璃层；
对所述第二磷硅玻璃层进行湿法刻蚀，形成与所述多晶硅振膜层连通的凹槽，所述凹槽的位置与所述悬空部的位置对应，在所述凹槽上沉积形成多晶硅支撑柱；
在所述第二磷硅玻璃层上沉积形成所述第三磷硅玻璃层；
所述氮化硅层形成在所述第三磷硅玻璃层上。
3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，对所述第三磷硅玻璃层进行干法刻蚀，形成与所述多晶硅支撑柱位置对应的凹槽；
形成在所述第三磷硅玻璃层上的氮化硅层嵌入所述第三磷硅玻璃层的凹槽中。
4.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述第三磷硅玻璃层的厚度为2微米。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第一牺牲层包括二氧化硅牺牲层和第一磷硅玻璃层；
在所述多晶硅基准层的表面和基准孔中沉积形成二氧化硅牺牲层，所述二氧化硅牺牲层的厚度为1微米；
对多晶硅基准层上的二氧化硅牺牲层进行湿法刻蚀，在所述二氧化硅牺牲层上形成凹槽；
在所述二氧化硅牺牲层上沉积形成第一磷硅玻璃层，所述第一磷硅玻璃层在对应于所述二氧化硅牺牲层的凹槽处形成凹槽，所述第一磷硅玻璃层的厚度为5微米，磷的质量百分比为5wt％；
形成在所述第一磷硅玻璃层上的多晶硅振膜层嵌入所述第一磷硅玻璃层的凹槽中，形成振膜凸点；
在刻蚀形成所述第二空腔后，所述振膜凸点与所述多晶硅基准层之间形成避让间隙。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述干法刻蚀为反应离子刻蚀(RIE)。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用低压化学气相沉积(LPCVD)形成所述多晶硅基准层；
和/或，采用低压化学气相沉积(LPCVD)形成所述多晶硅振膜层。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述多晶硅基准层的厚度为0.5微米；
和/或，所述多晶硅振膜层的厚度为1微米。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，沉积形成多晶硅基准层之前，在所述衬底上沉积形成二氧化硅保护层，在二氧化硅保护层上直接沉积形成所述多晶硅基准层；
在形成所述第一空腔的工艺中，采用反应离子刻蚀(RIE)对衬底进行刻蚀，采用湿法刻蚀对所述二氧化硅保护层进行刻蚀。
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，所述二氧化硅保护层的厚度为0.5微米。
11.一种MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风采用权利要求1-10任意之一所述的加工方法制成；
所述多晶硅振膜层具有连接端和悬空部，所述连接端固定在所述多晶硅基准层与氮化硅层之间，所述悬空部悬于所述氮化硅层与所述多晶硅基准层之间。
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