CN111866686A - Mems麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MEMS麦克风，衬底上的支撑墙体围合成一空腔，振动膜悬于空腔内且边缘延伸至支撑墙体内实现固定。背板结构上的释放孔阵列包括多个贯穿背板结构并与空腔连通的释放孔，在通过释放孔阵列释放牺牲层形成支撑墙体的过程中，支撑墙体的内壁的轮廓会跟随最外圈释放孔靠近支撑墙体的一侧的轮廓。将释放孔阵列中最外圈释放孔配置为背向释放孔阵列的中心的第二侧较面向释放孔阵列的中心的第一侧更平坦，从而平滑支撑墙体内壁的轮廓，抑制尖角的形成，防止尖角戳破振动膜而导致振动膜脱落，提高器件的寿命和可靠性。

Description

MEMS麦克风

技术领域

本发明涉及微麦克风技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

MEMS麦克风是采用微加工工艺制造的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)器件。由于具有体积小、灵敏度高、与现有半导体技术兼容性好的优点，MEMS麦克风在手机等移动终端上的应用越来越广泛。

MEMS麦克风的结构具有振动膜、背板结构及支撑墙体，支撑墙体围合成一空腔B'，背板结构位于支撑墙体上且遮盖空腔B'，振动膜悬于空腔B'内且边缘延伸至支撑墙体200'内进行固定。图1为现有的支撑墙体200'的结构示意图，如图1所示，在MEMS麦克风的制备过程中，支撑墙体200'是利用背板结构上的释放孔阵列释放牺牲层的方式形成的(刻蚀剂以释放孔阵列作为通道腐蚀部分牺牲层，剩余的牺牲层形成支撑墙体200'，被腐蚀的部分形成空腔B')，导致支撑墙体200'的内壁的轮廓不够平滑，而是呈波浪形，并且波浪形中具有尖角Q，由于振动膜需要在空腔B'内上下震动，而振动膜的边缘被支撑墙体200'固定，在振动膜振动的过程中，尖角Q容易刺破振动膜，从而导致振动膜破裂甚至从支撑墙体200'中脱落，进而导致器件损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风，能够平滑支撑墙体内壁的轮廓，抑制尖角，从而提高器件的可靠性和寿命。

为了达到上述目的，本发明提供了一种MEMS麦克风，包括：

衬底；

支撑墙体，设置于所述衬底上并围合成一空腔；

振动膜，悬于所述空腔内且边缘延伸至所述支撑墙体内固定；

背板结构，位于所述支撑墙体上并遮盖所述空腔；以及，

释放孔阵列，包括多个贯穿所述背板结构并与所述空腔连通的释放孔，位于所述释放孔阵列的最外圈释放孔至少具有第一侧和第二侧，所述第一侧面向所述释放孔阵列的中心，所述第二侧背向所述释放孔阵列的中心，所述第二侧较所述第一侧更平坦。

可选的，所述空腔的中心与所述释放孔阵列的中心重合。

可选的，所述最外圈释放孔的形状及尺寸均相同。

可选的，所述第一侧及所述第二侧均为弧形或直线形。

可选的，所述最外圈释放孔位于以所述释放孔阵列的中心为圆心的虚拟圆周上。

可选的，相邻的所述最外圈释放孔之间的距离相等。

可选的，所述最外圈释放孔以内的释放孔为内圈释放孔，所述内圈释放孔排布成矩形阵列、蜂巢结构阵列或同心旋转阵列。

可选的，所述背板结构具有对应所述空腔的释放区，所述释放孔阵列位于所述释放区内。

可选的，所述释放孔的孔径均为1微米至20微米。

可选的，所述最外圈释放孔为圆切孔、多边形切孔及椭圆切孔中的一种或多种，切边对应的一侧为所述第二侧。

可选的，所述支撑墙体包括两个堆叠的支撑层，所述振动膜的边缘被夹持在两个所述支撑层之间。

可选的，所述衬底中形成有声腔，所述声腔贯穿所述衬底并与所述空腔连通。

可选的，所述背板结构包括第一保护层、第二保护层及位于所述第一保护层及所述第二保护层之间的背板电极，所述第一保护层较所述第二保护更靠近所述振动膜。

可选的，所述第一保护层具有若干面向所述空腔的凸起。

可选的，还包括：

第一接触点，与所述振动膜位于同层且电性连接；

第二接触点，与所述背板电极位于同层且电性连接；

第一焊盘，通过贯穿所述第二保护层、所述第一保护层及至少部分所述支撑墙体的导电通道与所述第一接触点电性连接；

第二焊盘，通过贯穿所述第二保护层的导电通道与所述第二接触点电性连接。

在本发明提供的MEMS麦克风中，衬底上的支撑墙体围合成一空腔，振动膜悬于空腔内且边缘延伸至支撑墙体内实现固定。背板结构上的释放孔阵列包括多个贯穿背板结构并与空腔连通的释放孔，在通过释放孔阵列释放牺牲层形成支撑墙体的过程中，支撑墙体的内壁的轮廓会跟随最外圈释放孔靠近支撑墙体的一侧的轮廓。将释放孔阵列中最外圈释放孔配置为背向释放孔阵列的中心的第二侧较面向释放孔阵列的中心的第一侧更平坦，从而平滑支撑墙体内壁的轮廓，抑制尖角的形成，防止尖角戳破振动膜而导致振动膜脱落，提高器件的寿命和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的现有的支撑墙体的结构示意图；

图2至14c为本发明实施例提供的MEMS麦克风的制备方法的相应步骤对应的结构示意图，其中，图14a为MEMS麦克风的结构示意图，图14b为图14a中释放孔阵列的分布图，图14c为图14b中的最外圈释放孔的结构示意图；

图15a至图15c为本发明实施例提供的三种最外圈释放孔的结构示意图；

其中，附图标记为：

200'-支撑墙体；Q-尖角；B'-空腔；

100-衬底；200-支撑墙体；210-第一支撑层；220-第二支撑层；310-第一凹槽；320-第二凹槽；330-第三凹槽；340-第四凹槽；350-第五凹槽；410-振动膜；420-第一接触点；510-第一保护层；521-背极板电极；522-第二接触点；530-第二保护层；610-第一焊盘；620-第二焊盘；700-释放孔阵列；710-最外圈释放孔；710a-第一侧；710b-第二侧；720-内圈释放孔；800-声腔；

B-空腔；R-褶皱结构；S-凸起。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图14a及图14b为本实施例的MEMS麦克风的结构示意图。结合图14a及图14b所示，所述MEMS麦克风包括衬底100、支撑墙体200、振动膜410及背板结构。所述衬底100用于支撑器件，所述支撑墙体200位于所述衬底100及所述背板结构之间构成三明治结构。所述支撑墙体200围合成一空腔B，所述振动膜410悬于所述空腔B内且边缘延伸进所述支撑墙体200内进行固定，所述振动膜410的上下表面分别与所述背板结构及所述衬底100均具有一定的距离，以使所述振动膜410能够在所述空腔B内上下振动。

请继续参阅图14a，本实施例中，所述衬底100具有一声腔800，所述声腔800贯穿所述衬底100并与所述空腔B连通，所述声腔800在沿厚度方向的截面形状为倒梯形、方形或六边形均可。

进一步地，所述支撑墙体200呈环形以围合成所述空腔B。本实施例中，所述支撑墙体200包括堆叠的两层支撑层，所述振动膜410的边缘被夹持在两层支撑层之间而被固定。如此一来，通过控制所述支撑墙体200的厚度即可控制所述空腔B的高度，调整构成所述支撑墙体200的两层支撑膜的厚度比即可调整所述振动膜410与所述衬底100之间以及与所述背板结构之间的距离。通常，所述振动膜410与所述背板结构之间的间距为1微米至5微米。

本实施例中，两层支撑层在垂直于厚度方向上的宽度不相等，以使所述空腔B的上下两部分的尺寸不相等，此时，所述空腔B在沿厚度方向的截面形状大致呈T形；当然，两层支撑层的横向宽度也可以相等，以使所述空腔B大致呈圆柱形。

作为可选实施例，所述振动膜410包括中间部分和围绕中间部分的周边部分，所述周边部分的边缘延伸至所述支撑墙体200内，所述中间部分包括至少一个用于释放应力和调节麦克风频率响应曲线的通孔(图中未示出)。所述振动膜410还包括用于连接中间部分和周边部分的褶皱结构R，所述褶皱结构R为所述振动膜410上的同心环形的褶皱部分，所述振动膜410的中间部分和所述褶皱结构R为可动区域。可选的，所述褶皱结构R也可以为螺旋状的褶皱，且所述褶皱结构R的螺纹的曲率半径随位置变化而不变化或者随位置变化而变化，例如，每条螺旋纹的曲率半径相同。所述褶皱结构R可以根据实际应用的需求进行选择。

与平整表面的振动膜410相比，具有褶皱结构R的振动膜410可以改善膜片的弹性特性，可以控制可动区域、改善膜结构的弹性系数，满足MEMS麦克风的性能设计所需。进一步，褶皱结构R可延伸至所述振动膜410的周边部分，有效地释放了所述振动膜410的应力，提高了MEMS麦克风的灵敏度。

进一步地，因所述褶皱结构R的外轮廓位于所述声腔800的范围内，可避免因批量生产中的工艺波动造成的MEMS麦克风可靠性下降的问题，提高产品的整体性能。

本实施例中，所述振动膜410的厚度例如是0.3微米至1微米。

进一步地，所述背板结构包括第一保护层510、背极板电极521和第二保护层530，所述第一保护层510面向所述空腔B，所述背极板电极521位于所述第一保护层510和所述第二保护层530之间构成三明治结构。所述第一保护层510和所述第二保护层530均由氮化硼(BN)层、氮化硅(SIN)层、氮化硅硼(SIBN)层、硼磷硅玻璃(BPSG)层、磷硅玻璃(PSG)层中的任一种组成，本实施例中，所述第一保护层510和所述第二保护层530均是氮化硼层。

本实施例中，所述第一保护层510的厚度例如为0.08微米至0.25微米；所述第二保护层530的厚度例如为0.1微米至1.5微米；所述背极板电极521的厚度例如为0.3微米至1微米。

本实施例中，在垂直于厚度方向上，所述振动膜410的横截面积大于所述声腔800的最大横截面积，所述背极板电极521的横截面积小于或等于所述声腔800的最小横截面积，更优选地，所述背极板电极521的横截面积小于所述声腔800的最小横截面积。需要说明的是，当所述声腔800在沿厚度方向的截面形状为方形时，所述声腔800的横截面积皆相同，该唯一的横截面积为最小横截面积；当所述声腔800在沿厚度方向的截面形状为倒梯形、梯形或六边形时，所述声腔800位于所述衬底100的上表面或者下表面处的截面面积最小。在一些实施例中，所述声腔800的最小横截面积的半径为250微米～600微米。

在本实施例中，所述第一保护层510具有面向所述振动膜410的凸起S，用以防止MEMS麦克风使用过程在大的冲击或激励作用下所述振动膜410形变超过33％时，所述背极板电极521与所述振动膜410之间黏连的现象(此现象会大大延长MEMS麦克风在当前状态的持续时间，造成MEMS麦克风间歇甚至永久性失效)。可选的，所述凸起S可以是多棱锥、多棱柱、圆锥或圆柱；所述凸起S的直径例如是0.5微米至1.5微米，高度例如是0.5微米至1.5微米。

应理解，所述第二保护层530可以作为所述背极板电极521的机械支撑层以提供刚度，使得所述背极板电极521在工作状态下维持无形变状态。

可选的，所述背极板电极521形成在所述振动膜410的可动区域上方，所述背极板电极521与所述振动膜410构成电容的两个极板。所述背极板电极521的面积小于或等于所述振动膜410的可动区域的面积，在本实施例中，所述背极板电极521的面积小于所述振动膜410的可动区域的面积，例如，所述背极板电极521的面积为所述振动膜410的可动区域的70％～100％，由于所述背极板电极521的面积小于等于所述振动膜410可动区域的面积，因此从检测信号中去除了无效电容分量，使得检测信号的灵敏度仅与有效电容分量相关，从而提高了MEMS麦克风的灵敏度。所述振动膜410的可动区域包括中间部分和连接部分。

可选的，所述背极板电极521的外形可以为圆形、同心的圆环形、边缘带辐射状条形梁的圆形、三角形、正方形等几何形状，本发明不作限制。进一步地，所述背极板电极521还可以具有多个穿孔，所述穿孔的形成也可以是圆形或多边形等。

本实施例中，所述振动膜410和所述背极板电极521均由掺杂的多晶硅组成，以使所述振动膜410和所述背极板电极521具有导电能力。本实施例中，所述MEMS麦克风还具有与所述振动膜410同层设置且电连接的第一接触点420以及与所述背极板电极521同层设置且电连接的第二接触点522，所述第二保护层530上还形成有第一焊盘610和第二焊盘620，所述第一焊盘610和所述第二焊盘620分别通过导电通道与所述第一接触点420及所述第二接触点522电性连接。

应理解，所述振动膜410和所述背极板电极521也可以采用铝、铜、金、钛、镍、钨以及其合金等金属材料制成，本发明不作限制。

在本实施例中，所述第一焊盘610和所述第二焊盘620由导电材料组成，例如为铝、金、铜、镍、钛、铬或其合金中的任一种，厚度例如是是1微米至2微米。

应理解，所述第一焊盘610和所述第二焊盘620的数量可以是一个、两个或者多个，本发明不作限制。

请继续参阅图14a及图14b，所述背板结构具有对应所述空腔B的释放区，所述释放区之外的区域设置于所述支撑墙体200上，所述释放区内设置有释放孔阵列700，所述释放孔阵列700包括多个贯穿所述背板结构并与所述空腔B连通的释放孔，所述释放孔阵列700中具有最外圈释放孔710，从图14b中可见，所述最外圈释放孔710是距离所述释放孔阵列700的中心最远的释放孔。所述释放孔阵列700中的释放孔不仅在制造工艺中作为刻蚀剂的供给通道，而且在最终形成的MEMS麦克风中作为声孔以降低声阻。

图14c为图14b中的最外圈释放孔710的结构示意图。请继续参阅图14b及图14c，本实施例中，所述最外圈释放孔710包括第一侧710a和第二侧710b，其中，所述第一侧710a面向所述释放孔阵列700的中心，所述第二侧710b背向所述释放孔阵列700的中心，所述第二侧710b较所述第一侧710a更平坦。所述最外圈释放孔700内的释放孔均为内圈释放孔720，所述内圈释放孔720排布成蜂巢结构阵列、矩形阵列或同心旋转阵列等。

在通过释放孔阵列700释放牺牲层形成所述支撑墙体200的过程中，所述内圈释放孔720主要用于大面积去除牺牲层形成所述空腔B，而所述最外圈释放孔则会影响到所述空腔B的侧面的轮廓，也即影响剩余的牺牲层构成的所述支撑墙体200的内壁的轮廓，并且，所述支撑墙体200的内壁的轮廓会跟随所述最外圈释放孔710靠近所述支撑墙体200的一侧的轮廓。本实施例中，将所述释放孔阵列700中的最外圈释放孔710配置为：背向释放孔阵列700的中心的第二侧710b较面向释放孔阵列700的中心的第一侧710a更平坦，由于所述最外圈释放孔710对应所述支撑墙体200的轮廓段更加平坦，相当于平滑所述支撑墙体200内壁的轮廓，抑制了尖角的形成，防止尖角戳破振动膜410而导致振动膜410脱落，提高器件的寿命和可靠性。

进一步地，由于所述空腔B是通过所述释放孔阵列700释放牺牲层形成的，并且，所述内圈释放孔720通常呈规则排布，所述空腔B的中心与所述释放孔阵列700的中心重合，从而使得器件的结构匀称、稳定。

请继续参阅图14a及图14b，本实施例中，所述最外圈释放孔710的形状及尺寸均相同，使得所述支撑墙体200的内壁的轮廓比较匀称。当然，作为可选实施例，所述最外圈释放孔710的形状及尺寸也可以不同。

请继续参阅图14b，本实施例中，所述最外圈释放孔710位于以所述释放孔阵列700的中心为圆心的虚拟圆周上，也即是说，每个所述最外圈释放孔710距离所述释放孔阵列700的中心均相等。

请继续参阅图14b，本实施例中，所述最外圈释放孔710在所述虚拟圆周上均匀分布，以使相邻的所述最外圈释放孔710之间的距离相等。如此一来，所述最外圈释放孔710在所述释放孔阵列700的最外圈的排布也是规则的，可以使得所述支撑墙体200的内壁的轮廓较为均匀。

请继续参阅图14b及图14c，本实施例中，所述最外圈释放孔710的第一侧710a为弧形，第二侧710b为直线形，且所述第二侧710b由一条线段构成，从而使得所述第二侧710b的平坦度最佳，能够最大化的平坦化所述支撑墙体200的内壁的轮廓，消除尖角。

如图14c所示，本实施例中，所述最外圈释放孔710为圆切孔(圆孔被切除一部分)；如图15b及图15c所示，所述最外圈释放孔710也可以为椭圆切孔(椭圆孔被切除一部分)以及多边形切孔(多边形孔被切除一部分)，其中，切线对应的一侧通常是较为平坦的一侧，所以将其作为所述第二侧710b。所述最外圈释放孔710为切孔时，形状较为简单，形成所述最外圈释放孔710的掩模版比较容易制造。

请继续参阅图15a、图15b及图15c，所述最外圈释放孔710为切孔时，切线不限于是直线，也可以是曲线，使得所述第二侧710b也可以是弧形，本发明不作限制。

可以理解的是，所述最外圈释放孔710不限于是切孔，也可以是其他类型的孔，只要将较为平坦的一侧背对所述释放孔阵列700的中心即可。

请继续参阅图14a及14b，从所述第二保护层530的表面观察，所述内圈释放孔720例如为圆形孔、十字花孔及多边形孔中的一种或多种，所述内圈释放孔720的形状可以相同或不同。本实施例中，所述内圈释放孔720均为圆形孔。

本实施例中，所述释放孔的孔径均为1微米至20微米，例如是5微米、10微米或15微米等。

请继续参阅图14a及图14b，应理解，由于所述支撑墙体200是由两层支撑层形成的，所以形成所述支撑墙体200的牺牲层也是双层结构，在释放牺牲层的过程中，为了提高效率，牺牲层中面向所述背板结构的一层是通过所述释放孔阵列700释放的，而面向衬底100的一层则可以通过所述声腔800释放，所以所述释放孔阵列700实际上是改善所述支撑墙体200的部分内壁的轮廓。

图2至14b为本实施例提供的MEMS麦克风的制备方法的相应步骤对应的结构示意图。接下来，将结合图2至14b对MEMS麦克风的制备方法进行详细说明。

请参阅图2，首先，提供衬底100，例如所述衬底100是<100>晶向的硅片，且所述衬底100的掺杂类型为N型，但应理解，本发明对所述衬底100的晶向及掺杂类型并无限制。

接下来，在所述衬底100上形成第一支撑层210，所述第一支撑层210例如是氧化硅层。形成所述第一支撑层210的方法例如是：通过热氧化或化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)的方法在所述衬底100上形成氧化硅层，作为所述第一支撑层210。本实施例中，所述第一支撑层210的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，所述第一支撑层210的厚度例如是0.5微米至2微米。

请参阅图3，在所述第一支撑层210的表面形成第一凹槽310，所述第一凹槽310由多个间隔排布的子凹槽构成。在本实施例中，在所述第一支撑层210的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在所述抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以所述抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述第一支撑层210的暴露部分，从而形成所述第一凹槽310。通过控制刻蚀时间，该刻蚀可以在到达所述第一支撑层210的预定深度后停止，在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除所述抗蚀剂层。

所述第一凹槽310在所述第一支撑层210的表面开口，并且向下延伸。从所述第一支撑层210的表面观察，所述第一凹槽310的形状为同心环形，例如包括嵌套的1至6个圆环形。本实施例中，从所述第一支撑层210的截面观察，所述第一凹槽310的形状为方形；作为可选实施例，从所述第一支撑层210的截面观察，所述第一凹槽310的形状为底面尺寸小于开口面尺寸的梯形或V字形。所述第一凹槽310的深度例如是0.5微米至0.8微米。

优选地，所述第一凹槽310的开口面与所述第一支撑层210的表面形成圆滑的过渡曲面。为此，可以采用附加的沉积步骤形成共形的覆盖层，例如薄氧化层，以改善所述第一凹槽310的形貌而获得圆滑的过渡曲面。该覆盖层的厚度例如是0.1微米至2微米。

请参阅图4，在所述第一支撑层210上形成振动膜410及第一接触点420，所述振动膜410及所述第一接触点420位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。所述振动膜410及所述第一接触点420的形成方法例如是：采用低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical VaporDeposition，LPCVD)在第一支撑层210上沉积多晶硅，沉积温度例如是570摄氏度至630摄氏度；采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，从而在多晶硅层的不同区域分别形成所述振动膜410和所述第一接触点420的图案。

所述振动膜410是共形的形成在所述第一支撑层210上，所以所述振动膜410上具有与所述第一凹槽310对应的第二凹槽320，所述第二凹槽320用于限定出所述振动膜410的中间部分和周边部分。所述振动膜410对应所述第一凹槽310与所述第二凹槽320的部分相当于一个褶皱结构R，所述褶皱结构R与中间部分和周边部分连续且共形地覆盖所述第一支撑层210。与所述第一凹槽310及所述第二凹槽320的形状一致，所述褶皱结构R也为同心环形的褶皱。

请参阅图5及图6，在所述振动膜410上形成第二支撑层220，以及在所述第二支撑层220上表面上形成多个第三凹槽330，本实施例中，所述第二支撑层220为氧化硅层。形成所述第二支撑层220的方法例如是：通过低压化学气相沉积(Low Pressure ChemicalVapor Deposition，LPCVD)或等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)的方法在所述振动膜410上形成氧化硅层，作为所述第二支撑层220。在形成所述第二支撑层220之后，例如采用化学机械平坦化工艺平整所述第二支撑层220的上表面。

所述第二支撑层220的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，并且还利用所述第二支撑层220的厚度限定所述振动膜410与背板结构之间的间距。根据MEMS麦克风的电学和声学性能选择所述第二支撑层220的厚度，例如是2微米至4微米。

接着，在所述第二支撑层220的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述第二支撑层220的暴露部分，从而形成多个第三凹槽330。通过控制刻蚀时间，该刻蚀可以在到达所述第二支撑层220的预定深度停止。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。

所述第三凹槽330在所述第二支撑层220的表面开口，并且向下延伸。从所述第二支撑层220的表面观察，所述第三凹槽330的形状可以为圆形孔、方形孔或三角形孔等多边形孔。从所述第二支撑层220的截面观察，所述第三凹槽330的形状为矩形或底面尺寸小于开口面尺寸的梯形或V字形，用于限定后续步骤形成的用于防止背板结构粘附的凸起。

请参阅图6及图7，在所述第二支撑层220上形成第一保护层510。形成所述第一保护层510的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积的方法在所述第二支撑层220上形成氮化硼层。

所述第一保护层510填充所述第三凹槽330，从而形成凸起S。所述凸起S的形状与所述第三凹槽330的形状相一致。

请参阅图8，在所述第一保护层510上形成背极板电极521以及形成与背极板电极521相连接的第二接触点522，本实施例中，所述背极板电极521与所述第二接触点522位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。形成所述背极板电极521及所述第二接触点522的方法例如是：采用低压化学气相沉积(LPCVD)在所述第一保护层510的部分表面上形成掺杂的多晶硅层。然后，采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，以形成所述背极板电极521的图案以及连接所述背极板电极521的第二接触点522。

请继续参阅图8，形成所述背极板电极521之后，还采用常规半导体工艺刻蚀方法刻蚀所述第一接触点420上方的所述第一保护层510以及第二支撑层220，以形成第四凹槽340，所述第四凹槽340未露出所述第一接触点420的表面。

请参阅图9，在所述背极板电极521上形成第二保护层530。形成所述第二保护层530的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法在所述背极板电极521上形成共形的氮化硼层。

所述第一保护层510、背极板电极521、第二保护层530构成背板结构。

进一步，由于所述背极板电极521经过图案化，所述第二保护层530的一部分形成在所述背极板电极521和所述第二接触点522的表面上，另一部分形成在所述第一保护层510的表面上，还将所述第四凹槽340填充了一部分。

请参阅图10，将所述第四凹槽340中的所述第二保护层530去除，并刻蚀所述第四凹槽340底部的第二支撑层220以露出所述第一接触点420，再形成露出所述第二接触点522的第五凹槽350。可以理解的是，所述第四凹槽340底部的第二支撑层220可以在此步骤中保护所述第一接触点420，防止所述第一接触点420被过度刻蚀而损坏。

请参阅图10及图11，在所述第四凹槽340及所述第五凹槽350中填充导电材料作为导电通道，再在所述第四凹槽340及所述第五凹槽350构成的导电通道上分别形成第一焊盘610和第二焊盘620，作为所述MEMS麦克风的两个电极的引线层。形成所述第一焊盘610、所述第二焊盘620及导电通道的方法例如是：通过溅射或蒸发的方法，在所述第二保护层530的表面形成金属层，所述金属层填充所述第四凹槽340及所述第五凹槽350并覆盖所述第二保护层530的表面；在所述金属层的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除金属层的暴露部分，由于刻蚀剂的选择性，该刻蚀以所述第二保护层530作为停止层；在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。

请参阅图12，形成贯穿所述第二保护层530、背极板电极521和第一保护层510的多个释放孔，多个所述释放孔构成释放孔阵列700。形成所述释放孔的方法例如是：在所述第二保护层530的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案；以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除第二保护层530、背极板电极521和第一保护层510各自的暴露部分，从而形成所述释放孔。由于刻蚀剂的选择性，所述第二支撑层220作为停止层；在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。

作为可选实施例，还可以采用专门的深槽刻蚀机形成所述释放孔。

本实施例中，所述释放孔阵列700中包括最外圈释放孔710及位于所述最外圈释放孔710内的内圈释放孔720。所述最外圈释放孔710位于所述释放孔阵列700的最外圈，且所述最外圈释放孔710背向所述释放孔阵列700的中心的第二侧较面向所述释放孔阵列700的中心的第一侧更平坦；所述内圈释放孔720位于所述最外圈释放孔710内且呈阵列分布。为了便于制备，所述最外圈释放孔710为圆切孔。

请参阅图13，在所述衬底100中形成声腔800。本实施例中，通过化学机械平坦化工艺将所述衬底100减薄至设计值，例如350微米至450微米，优选为400微米。然后，在所述衬底100的下表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述衬底100的暴露部分，从而形成所述声腔800。本实施例中，所述声腔800是沿厚度方向的截面形状为倒梯形的开口，可选的，所述声腔800也可以是沿厚度方向的截面形状为方形或六边形的开口。由于刻蚀剂的选择性，所述第一支撑层210作为停止层。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。

可选的，采用MEMS技术中的常规Bosch工艺以及专门的深槽刻蚀机，形成所述声腔800。

参阅图13及图14a，经由所述声腔800去除所述第一支撑层210的一部分，以及经由所述释放孔阵列700去除所述第二支撑层220的一部分，以释放所述振动膜410。本实施例中，采用氢氟酸作为刻蚀剂，采用所述声腔800和所述释放孔阵列700作为刻蚀剂的进入通道。所述第一保护层510和所述第二保护层530分别作为所述背极板电极521的保护膜，使得在该刻蚀步骤中所述背极板电极521不会受到刻蚀。

通过氢氟酸气相熏蒸的方式或氢氟酸湿法腐蚀的方法，所述氢氟酸以所述释放孔阵列700及所述声腔800作为通道与所述第一支撑层210及所述第二支撑层220接触，从而去除第一支撑层210和所述第二支撑层220各自的一部分，使得所述振动膜410上下表面的一部分重新暴露，因而释放所述振动膜410。

在去除所述第一支撑层210及所述第二支撑层220的一部分之后，剩余的所述第一支撑层210及所述第二支撑层220构成支撑墙体200。所述支撑墙体200围合成空腔B，所述振动膜410被释放之后悬于所述空腔B中，并把所述空腔B分隔为上下两部分，所述空腔B、所述释放孔阵列700中的释放孔及所述声腔800彼此连通，用于在所述振动膜410的振动期间提供气流通道。

综上，在本发明提供的MEMS麦克风中，支撑墙体围合成一空腔，振动膜悬于空腔内且边缘延伸至支撑墙体内实现固定。背板结构上的释放孔阵列包括多个贯穿背板结构并与空腔连通的释放孔，在通过释放孔阵列释放牺牲层形成支撑墙体的过程中，支撑墙体的内壁的轮廓会跟随最外圈释放孔靠近支撑墙体的一侧的轮廓。将释放孔阵列中最外圈释放孔配置为背向释放孔阵列的中心的第二侧较面向释放孔阵列的中心的第一侧更平坦，从而平滑支撑墙体内壁的轮廓，抑制尖角的形成，防止尖角戳破振动膜而导致振动膜脱落，提高器件的寿命和可靠性。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括：

衬底；

支撑墙体，设置于所述衬底上并围合成一空腔；

振动膜，悬于所述空腔内且边缘延伸至所述支撑墙体内固定；

背板结构，位于所述支撑墙体上并遮盖所述空腔；以及，

释放孔阵列，包括多个贯穿所述背板结构并与所述空腔连通的释放孔，位于所述释放孔阵列的最外圈释放孔至少具有第一侧和第二侧，所述第一侧面向所述释放孔阵列的中心，所述第二侧背向所述释放孔阵列的中心，所述第二侧较所述第一侧更平坦。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述空腔的中心与所述释放孔阵列的中心重合。

3.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述最外圈释放孔的形状及尺寸均相同。

4.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一侧及所述第二侧均为弧形或直线形。

5.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述最外圈释放孔位于以所述释放孔阵列的中心为圆心的虚拟圆周上。

6.如权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，相邻的所述最外圈释放孔之间的距离相等。

7.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述最外圈释放孔以内的释放孔为内圈释放孔，所述内圈释放孔排布成矩形阵列、蜂巢结构阵列或同心旋转阵列。

8.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背板结构具有对应所述空腔的释放区，所述释放孔阵列位于所述释放区内。

9.如权利要求1-8中任一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述释放孔的孔径均为1微米至20微米。

10.如权利要求1-8中任一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述最外圈释放孔为圆切孔、多边形切孔及椭圆切孔中的一种或多种，切边对应的一侧为所述第二侧。

11.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述支撑墙体包括两个堆叠的支撑层，所述振动膜的边缘被夹持在两个所述支撑层之间。

12.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述衬底中形成有声腔，所述声腔贯穿所述衬底并与所述空腔连通。

13.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背板结构包括第一保护层、第二保护层及位于所述第一保护层及所述第二保护层之间的背板电极，所述第一保护层较所述第二保护更靠近所述振动膜。

14.如权利要求13所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一保护层具有若干面向所述空腔的凸起。

15.如权利要求13所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括：

第一接触点，与所述振动膜位于同层且电性连接；

第二接触点，与所述背板电极位于同层且电性连接；

第一焊盘，通过贯穿所述第二保护层、所述第一保护层及至少部分所述支撑墙体的导电通道与所述第一接触点电性连接；

第二焊盘，通过贯穿所述第二保护层的导电通道与所述第二接触点电性连接。

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