CN112565948B - 微机电系统麦克风及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种微机电系统麦克风及其制造方法，微机电系统麦克风包括：衬底，衬底中设置有背腔，背腔贯穿衬底；支撑氧化层，位于衬底上，支撑氧化层围成空腔，空腔和背腔连通；电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构，电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构均位于空腔中。本发明的微机电系统麦克风提高了微机电系统麦克风的可靠性和灵敏度。

Description

微机电系统麦克风及其制造方法

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别涉及一种微机电系统麦克风及其制造方法。

背景技术

相关技术中，微机电系统麦克风主要包括：电容式微机电系统麦克风和压电式微机电系统麦克风。电容式微机电系统麦克风包括：振膜和背极板，振膜和背极板形成平板电容。声压信号产生的空气振动引起振膜振动进而导致平板电容的电容变化，进而改变振膜与背极板间的电势。压电式微机电系统麦克风包括：硅基底以及压电膜层。声压信号作用在压电膜层上，引起压电膜层发生形变，从而产生电势差。当外界环境存在颗粒、震动等干扰时，电容式微机电系统麦克风很容易出现器件失效的情形，可靠性较差。相比于电容式微机电系统麦克风，压电式微机电系统麦克风具有较好的抗干扰性能，但是灵敏度较低。期待进一步改进微机电系统麦克风的结构以改善电容式微机电系统麦克风的可靠性较差和压电式微机电系统麦克风的灵敏度较低的问题，进而提高微机电系统麦克风的可靠性和灵敏度。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种微机电系统麦克风及其制造方法，提高了微机电系统麦克风的可靠性和灵敏度。

根据本发明的第一方面，提供了一种微机电系统麦克风，包括：

衬底，所述衬底中设有背腔，所述背腔贯穿所述衬底；

支撑氧化层，位于所述衬底上，所述支撑氧化层围成空腔，所述空腔和所述背腔连通；

电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构，所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构均位于所述空腔中。

可选地，所述微机电系统麦克风还包括：振膜和背极板，

所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构共用所述振膜和所述背极板。

可选地，所述背极板和所述振膜的边缘由所述支撑氧化层支撑。

可选地，所述背极板包括：第一背极板和第二背极板，所述第一背极板和所述第二背极板为同一层，且彼此电性隔离，所述第一背极板和所述第二背极板均包括多个声孔，

所述压电式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第一背极板，以及与所述振膜和所述第一背极板电连接的压电结构；

所述电容式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第二背极板。

可选地，所述压电结构包括多个一维压电纳米结构，所述一维压电纳米结构的第一端与所述第一背极板电连接，第二端与所述振膜电连接。

可选地，所述压电结构为所述多个一维压电纳米结构。

可选地，所述多个一维压电纳米结构在声压信号作用下产生电势差。

可选地，所述压电式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述电容式声压信号采集结构围绕所述压电式声压信号采集结构。

可选地，所述电容式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述压电式声压信号采集结构围绕所述电容式声压信号采集结构。

可选地，所述第一背极板和所述第二背极板位于所述振膜的上方，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜，所述第一部分振膜位于所述空腔中，所述第二部分振膜位于所述支撑氧化层中。

可选地，所述微机电系统麦克风还包括：

第一电极，位于所述支撑氧化层上，通过所述支撑氧化层的第一开口与所述第二部分振膜电连接；

第二电极，位于所述第一背极板上，与所述第一背极板电连接，所述第二电极输出压电信号；

第三电极，位于所述第二背极板上，与所述第二背极板电连接，所述第三电极输出电容信号。

可选地，所述微机电系统麦克风还包括：

钝化层，位于所述第一背极板、所述第二背极板和所述支撑氧化层上，所述钝化层包括多个第二开口，所述第二开口与所述声孔对应设置，所述钝化层暴露出所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极。

可选地，所述第一背极板和所述第二背极板位于所述振膜的下方，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜，所述第一部分振膜位于所述空腔中，所述第二部分振膜位于所述支撑氧化层上。

可选地，所述微机电系统麦克风还包括：

第一电极，位于所述第二部分振膜上，与所述第二部分振膜电连接；

第二电极，位于所述支撑氧化层上，通过所述支撑氧化层的第三开口与所述第一背极板电连接，所述第二电极输出压电信号；

第三电极，位于所述支撑氧化层上，通过所述支撑氧化层的第四开口与所述第二背极板电连接，所述第三电极输出电容信号。

可选地，所述微机电系统麦克风还包括：

钝化层，位于所述振膜和所述支撑氧化层上，所述钝化层覆盖所述第二部分振膜、暴露的所述支撑氧化层的表面和所述支撑氧化层的部分侧壁，所述钝化层暴露出所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极。

可选地，所述第一电极连接参考地电压。

可选地，所述多个一维压电纳米结构的分布范围占所述振膜面积的10％至80％。

可选地，所述第一部分振膜的尺寸小于所述空腔的尺寸。

可选地，所述第一部分振膜的尺寸小于所述背腔的尺寸。

可选地，所述一维压电纳米结构的第一端嵌入所述第一背极板，第二端嵌入所述振膜。

可选地，所述一维压电纳米结构的材料包括：氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅压电陶瓷。

可选地，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒、纳米线、纳米柱、纳米带。

可选地，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒，所述纳米棒的长度包括：1至5um，所述纳米棒的直径包括：0.1至0.5um，所述纳米棒之间的间距包括：0.5至5um，所述纳米棒的数量包括：1000至10000根。

可选地，所述支撑氧化层包括：第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料包括：二氧化硅，所述第一牺牲层的厚度包括：0.5至2um，所述第二牺牲层的厚度包括：1至5um。

可选地，所述振膜的材料包括：掺杂的多晶硅，所述振膜的厚度包括：0.2至1um。

可选地，所述背极板的材料包括：掺杂的多晶硅，所述背极板的厚度包括：1至3um。

可选地，所述钝化层的材料包括：氮化硅、氮化硼和碳化硅中的一种，所述钝化层的厚度包括：0.1至0.5um。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种微机电系统麦克风的制造方法，包括：

提供衬底，在所述衬底上形成支撑氧化层；

形成电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构；

在所述衬底形成背腔，所述背腔贯穿所述衬底；

在所述支撑氧化层形成空腔，所述空腔和所述背腔连通，所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构均位于所述空腔中。

可选地，形成电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构包括：

形成背极板和振膜，所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构共用所述振膜和所述背极板。

可选地，所述背极板和所述振膜的边缘由所述支撑氧化层支撑。

可选地，所述背极板包括：第一背极板和第二背极板，所述第一背极板和所述第二背极板为同一层，且彼此电性隔离，所述第一背极板和所述第二背极板均包括多个声孔，

所述压电式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第一背极板，以及与所述振膜和所述第一背极板电连接的压电结构；

所述电容式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第二背极板。

可选地，所述压电结构包括多个一维压电纳米结构，所述一维压电纳米结构的第一端与所述第一背极板电连接，第二端与所述振膜电连接。

可选地，所述压电结构为所述多个一维压电纳米结构。

可选地，所述背极板位于所述振膜的上方，所述支撑氧化层包括：第一牺牲层和第二牺牲层，在所述衬底上形成支撑氧化层包括：

在所述衬底上形成所述第一牺牲层；

在所述振膜上形成所述第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述一维压电纳米结构的缝隙并暴露出所述一维压电纳米结构的第一端。

可选地，形成背极板和振膜包括：

在所述第一牺牲层上形成所述振膜，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜；

在所述第二牺牲层上形成所述背极板，所述一维压电纳米结构的第一端嵌入所述第一背极板。

可选地，形成所述压电结构包括：

在所述第一部分振膜上生长一维压电纳米材料，刻蚀所述一维压电纳米材料形成阵列结构，所述阵列结构间隔设置，形成所述多个一维压电纳米结构。

可选地，所述制造方法还包括：

在所述背极板上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述背极板和暴露的所述第二牺牲层。

可选地，所述制造方法还包括：

在所述钝化层上形成第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极通过所述支撑氧化层的第一开口和所述钝化层的第五开口与所述第二部分振膜电连接，所述第二电极通过所述钝化层的第六开口与所述第一背极板电连接，所述第三电极通过所述钝化层的第七开口与所述第二背极板电连接，所述第二电极输出压电信号，所述第三电极输出电容信号。

可选地，所述制造方法还包括：

在所述钝化层上形成多个第二开口，所述第二开口与所述声孔对应设置。

可选地，所述背极板位于所述振膜的下方，所述支撑氧化层包括：第一牺牲层和第二牺牲层，在所述衬底上形成支撑氧化层包括：

在所述衬底上形成所述第一牺牲层；

在所述背极板上形成所述第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述一维压电纳米结构的缝隙并暴露出所述一维压电纳米结构的第二端。

可选地，形成背极板和振膜包括：

在所述第一牺牲层上形成所述背极板，所述一维压电纳米结构的第一端嵌入所述第一背极板；

在所述第二牺牲层上形成所述振膜，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜。

可选地，形成压电结构包括：

在所述第一背极板上生长一维压电纳米材料，刻蚀所述一维压电纳米材料形成阵列结构，所述阵列结构间隔设置，形成所述多个一维压电纳米结构。

可选地，所述制造方法还包括：

在位于所述第一部分振膜外侧的所述第二牺牲层刻蚀一圈沟槽，所述沟槽暴露出所述背极板；

在所述振膜上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述沟槽外侧的第二牺牲层和所述第二部分振膜，并填充所述沟槽。

可选地，所述制造方法还包括：

在所述钝化层上形成第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极通过所述钝化层的第五开口与所述第二部分振膜电连接，所述第二电极通过所述钝化层的第六开口和所述支撑氧化层的第三开口与所述第一背极板电连接，所述第三电极通过所述钝化层的第七开口和所述支撑氧化层的第四开口与所述第二背极板电连接，所述第二电极输出压电信号，所述第三电极输出电容信号。

可选地，所述多个一维压电纳米结构在声压信号作用下产生电势差。

可选地，所述压电式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述电容式声压信号采集结构围绕所述压电式声压信号采集结构。

可选地，所述电容式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述压电式声压信号采集结构围绕所述电容式声压信号采集结构。

可选地，所述第一电极连接参考地电压。

可选地，所述多个一维压电纳米结构的分布范围占所述振膜面积的10％至80％。

可选地，所述第一部分振膜的尺寸小于所述空腔的尺寸。

可选地，所述第一部分振膜的尺寸小于所述背腔的尺寸。

可选地，所述一维压电纳米结构的材料包括：氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅压电陶瓷。

可选地，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒、纳米线、纳米柱、纳米带。

可选地，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒，所述纳米棒的长度包括：1至5um，所述纳米棒的直径包括：0.1至0.5um，所述纳米棒之间的间距包括：0.5至5um，所述纳米棒的数量包括：1000至10000根。

可选地，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料包括：二氧化硅，所述第一牺牲层的厚度包括：0.5至2um，所述第二牺牲层的厚度包括：1至5um。

可选地，所述振膜的材料包括：掺杂的多晶硅，所述振膜的厚度包括：0.2至1um。

可选地，所述背极板的材料包括：掺杂的多晶硅，所述背极板的厚度包括：1至3um。

可选地，所述钝化层的材料包括：氮化硅、氮化硼和碳化硅中的一种，所述钝化层的厚度包括：0.1至0.5um。

根据本发明实施例提供的微机电系统麦克风及其制造方法，微机电系统麦克风包括：设置有背腔的衬底，背腔贯穿衬底；位于衬底上的支撑氧化层，支撑氧化层围成空腔，空腔和背腔连通；位于空腔中的电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构。在声压信号的作用下压电式声压信号采集结构输出压电信号，电容式声压信号采集结构输出电容信号，提高了微机电系统麦克风的灵敏度。

电容式声压信号采集结构包括振膜和第二背极板。压电式声压信号采集结构包括位于空腔的第一背极板、第一部分振膜和压电结构。压电结构为多个一维压电纳米结构，一维压电纳米结构的第一端与第一背极板电连接，第二端与振膜电连接。压电式声压信号采集结构利用振膜采集声压信号，在振膜振动的过程中，一维压电纳米结构发生形变，在一维压电纳米结构的两端产生电势差，实现声压信号的转换。与传统压电膜层相比，振膜具有更好的声压信号采集能力，一维压电纳米结构的形变更加显著，同时一维纳米结构发生轴向应变时的压电常数可近似认为为d33，因此，有效改善了压电式声压信号采集结构的灵敏度，提高了微机电系统麦克风的灵敏度。与二维纳米薄膜和三维纳米体结构相比，在相同力作用下一维压电纳米结构的形变更大，进一步提高了微机电系统麦克风的灵敏度。与传统压电膜层相比，一维压电纳米结构生长方便，易于制备，并且性能比薄膜具有更大的优势，同时不需要陶瓷或薄膜压电材料的极化步骤，因此，简化了微机电系统麦克风中压电式声压信号采集结构的制备工艺。

作为压电式声压信号采集结构的振膜和一维压电纳米结构均与支撑氧化层(第一牺牲层和第二牺牲层)无接触，振膜处于相对较小的应力状态，提高了第一部分振膜的可振动性，进而提高了微机电系统麦克风的灵敏度。

第一部分振膜的尺寸(例如，直径)小于空腔的尺寸(例如，直径)。第一部分振膜的尺寸(例如，直径)小于背腔的尺寸(例如，直径)。压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构在振动的过程中不会与衬底和支撑氧化层(第一牺牲层和第二牺牲层)接触，提高了微机电系统麦克风的可靠性。一维压电纳米结构位于振膜和第一背极板之间，避免了振膜和背极板在振动过程中发生黏连的情况，提高了微机电系统麦克风的可靠性。

支撑氧化层将压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构包围在空腔中，避免压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构被外界环境干扰，提高了微机电系统麦克风的抗干扰性能，进而提高了微机电系统麦克风的输出信噪比。本发明实施例的微机电系统麦克风工作时能承受较大的工作气压，同时具有很宽的工作频率；压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构集成在一颗管芯上，保证小尺寸的同时互不干扰，相互独立，有效的提高了器件的使用寿命。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了本发明第一实施例的微机电系统麦克风的结构示意图；

图2至图10示出了根据本发明第一实施例的微机电系统麦克风的制造方法不同阶段的截面图；

图11示出了本发明第二实施例的微机电系统麦克风的结构示意图；

图12示出了本发明第三实施例的微机电系统麦克风的结构示意图；

图13至图21示出了根据本发明第三实施例的微机电系统麦克风的制造方法不同阶段的截面图；

图22示出了本发明第四实施例的微机电系统麦克风的结构示意图；

图23示出了本发明第一实施例的微机电系统麦克风的俯视图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了本发明第一实施例的微机电系统麦克风的结构示意图。如图1所示，微机电系统麦克风1000包括：衬底1100，衬底1100中设有背腔1101，背腔1101贯穿衬底1100；衬底1100的材料包括：单晶硅，单晶硅的晶向为<100>，衬底1100的厚度包括：200至600um。支撑氧化层1900，位于衬底1100上，支撑氧化层1900围成空腔1901，空腔1901和背腔1101连通。电容式声压信号采集结构1002和压电式声压信号采集结构1001，电容式声压信号采集结构1002和压电式声压信号采集结构1001位于空腔1901中。压电式声压信号采集结构1001位于空腔1901的中心，电容式声压信号采集结构1002围绕压电式声压信号采集结构1001。在一些实施例中，电容式声压信号采集结构1002还可以位于空腔1901的中心，压电式声压信号采集结构1001围绕电容式声压信号采集结构1002。

振膜1300包括第一部分振膜1301和第二部分振膜1302，第一部分振膜1301位于空腔1901中，第二部分振膜1302位于支撑氧化层1900中。第一部分振膜1301的尺寸(例如，直径)小于空腔1901的尺寸(例如，直径)。第一部分振膜1301的尺寸(例如，直径)小于背腔1101的尺寸(例如，直径)。背极板1600位于支撑氧化层1900上，包括第一背极板1601和第二背极板1602。第一背极板1601和第二背极板1602为同一层，且彼此电性隔离。第一背极板1601和第二背极板1602均包括多个声孔1603。第一背极板1601和第二背极板1602位于振膜1300的上方。压电式声压信号采集结构1001包括振膜1300(第一部分振膜1301)和第一背极板1601，以及与振膜1300(第一部分振膜1301)和第一背极板1601电连接的压电结构1400。电容式声压信号采集结构1002包括振膜1300(第一部分振膜1301)和第二背极板1602。压电式声压信号采集结构1001和电容式声压信号采集结构1002共用振膜1300和背极板1600。压电结构1400包括多个一维压电纳米结构1401。本实施例中，压电结构1400为多个一维压电纳米结构1401。一维压电纳米结构1401的第一端与第一背极板1601电连接，第二端与振膜1300电连接；具体的，一维压电纳米结构1401的第一端嵌入第一背极板1601，第二端嵌入振膜1300(第一部分振膜1301)。一维压电纳米结构1401与声孔1603相互错开。一维压电纳米结构1401在声压信号作用下产生电势差。一维压电纳米结构1401的分布范围占振膜1300面积的10％至80％。一维压电纳米结构1401的材料包括：氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅压电陶瓷。一维压电纳米结构1401包括：纳米棒、纳米线、纳米柱、纳米带。在一些实施例中，一维压电纳米结构1401为纳米棒，纳米棒的长度包括：1至5um；纳米棒的直径包括：0.1至0.5um；纳米棒之间的间距包括：0.5至5um；纳米棒的数量包括：1000至10000根。需要说明的是，所述纳米棒之间的间距和数量随着管芯设计大小可对应调节，纳米棒的长径比在工艺条件允许的范围内尽可能的大，这样能够具有更好的伸缩性、压电效应，使得微机电系统麦克风1000具有更高的灵敏度。

微机电系统麦克风1000还包括：第一电极1701，位于支撑氧化层1900上，通过支撑氧化层1900的第一开口与第二部分振膜1302电连接；第二电极1702，位于第一背极板1601上，与第一背极板1601电连接，第二电极1702输出压电信号；第三电极1703，位于第二背极板1602上，与第二背极板1602电连接，第三电极1703输出电容信号。在一些实施例中，第一电极1701连接参考地电压，这使得电容式声压信号采集结构1002的偏置电压对压电式声压信号采集结构1001输出的压电信号不会形成干扰。需要说明的是，微机电系统麦克风1000的背极板1600具有不同设计时，第二电极1702可以输出电容信号，第三电极1703可以输出压电信号。钝化层1800，位于第一背极板1601、第二背极板1602和支撑氧化层1900上，钝化层1800包括多个第二开口1801，第二开口1801与声孔1603对应设置，钝化层1800暴露出第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703。第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703的材料包括：金属和合金，例如，第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703的材料可以是Au、Al、铝硅(Al-Si1％)、Ti+TiN+Al-Si、Cr+Au或Ti+Pt+Au等。第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703的厚度包括：0.5至2um。钝化层1800的材料包括：氮化硅、氮化硼和碳化硅中的一种，钝化层1800的厚度包括：0.1至0.5um。

支撑氧化层1900包括：第一牺牲层1200和第二牺牲层1500。第一牺牲层1200位于衬底1100上，第一牺牲层1200的材料包括：二氧化硅，第一牺牲层1200的厚度包括：0.5至2um。振膜1300位于第一牺牲层1200上，振膜1300的材料包括：掺杂的多晶硅，振膜1300的厚度包括：0.2至1um。第二牺牲层1500位于第一牺牲层1200和振膜1300上，第二牺牲层1500的材料包括：二氧化硅，第二牺牲层1500的厚度包括：1至5um。背极板1600(包括第一背极板1601和第二背极板1602)位于第二牺牲层1500上，背极板1600的材料包括：掺杂的多晶硅，背极板1600的厚度包括：1至3um。

需要说明的是，位于空腔1901的第一背极板1601、第一部分振膜1301和多个一维压电纳米结构1401形成压电式声压信号采集结构1001。位于空腔1901的第二背极板1602和第一部分振膜1301形成电容式声压信号采集结构1002。本发明实施例中的微机电系统麦克风1000包括压电式声压信号采集结构1001和电容式声压信号采集结构1002，在声压信号的作用下输出压电信号和电容信号，提高了微机电系统麦克风1000的灵敏度。

第一部分振膜1301的尺寸(例如，直径)小于空腔1901的尺寸(例如，直径)。第一部分振膜1301的尺寸(例如，直径)小于背腔1101的尺寸(例如，直径)。压电式声压信号采集结构1001和电容式声压信号采集结构1002在振动的过程中不会与衬底1100和支撑氧化层1900(第一牺牲层1200和第二牺牲层1500)接触，提高了微机电系统麦克风1000的可靠性。

压电式声压信号采集结构1001和电容式声压信号采集结构1002中的第一部分振膜1301，以及压电式声压信号采集结构1001中的一维压电纳米结构1401均与支撑氧化层1900(第一牺牲层1200和第二牺牲层1500)无接触，振膜1300(第一部分振膜1301)处于相对较小的应力状态，提高了第一部分振膜1301的可振动性，第一部分振膜1301具有较高的声压信号采集能力，提高了电容式声压信号采集结构1002的灵敏度。压电式声压信号采集结构1001利用第一部分振膜1301采集声压信号，在第一部分振膜1301振动的过程中，一维压电纳米结构1401发生形变，在一维压电纳米结构1401的两端产生电势差，实现声压信号的转换。与传统压电膜层相比，振膜1300具有更好的声压信号采集能力，一维压电纳米结构1401的形变更加显著，同时一维纳米结构1401发生轴向应变时的压电常数可近似认为为d33，因此，有效提高了压电式声压信号采集结构1001的灵敏度，从而提高了微机电系统麦克风1000的灵敏度。

容易理解的是，本发明实施例的微机电系统麦克风1000中的压电式声压信号采集结构1001利用振膜1300采集声压信号，在振膜1300振动的过程中，一维压电纳米结构1401发生形变，在一维压电纳米结构1401的两端产生电势差，检测该电势差即可实现声压信号的采集。可见，本发明实施例的压电式声压信号采集结构1001是一种自供电器件，在工作状态是不需要外加电源进行供电的。

图2至图10示出了本发明第一实施例的微机电系统麦克风的制造方法不同阶段的截面图。参考图2至图10，微机电系统麦克风1000的制造方法包括以下步骤。

如图2所示，提供衬底1100，通过热氧化或低压化学气相淀积(LPCVD)或等离子增强型化学气相淀积(PECVD)等常规半导体工艺方法在衬底1100上形成第一牺牲层1200。衬底1100的材料包括：单晶硅，单晶硅的晶向为<100>。第一牺牲层1200的材料包括：二氧化硅，第一牺牲层1200的厚度包括：0.5至2um。

如图3所示，通过低压化学气相淀积(LPCVD)等常规半导体工艺方法在第一牺牲层1200上淀积一层振膜材料，然后通过光刻和刻蚀等工艺对该振膜材料进行图案化以形成振膜1300。振膜1300覆盖部分第一牺牲层1200。振膜1300包括第一部分振膜1301和第二部分振膜1302。振膜1300的材料包括：掺杂的多晶硅，振膜1300的厚度包括：0.2至1um。

如图4所示，通过射频磁控溅射(RF PVD)或氢化物气相外延生长法(HVPE)等常规半导体工艺技术在第一部分振膜1301上生长一维压电纳米材料，光刻、刻蚀该一维压电纳米材料形成阵列结构，该阵列结构间隔设置，形成多个一维压电纳米结构1401(压电结构1400)。一维压电纳米结构1401的第二端与振膜1300电连接；具体的，一维压电纳米结构1401的第二端嵌入振膜1300(第一部分振膜1301)。多个一维压电纳米结构1401在声压信号作用下产生电势差。多个一维压电纳米结构1401分布在第一部分振膜1301的中心位置(与后续工艺中形成的第一背极板1601位置对应)。在另一些实施例中，多个一维压电纳米结构1401还可以仅分布在第一部分振膜1301的外围周边。一维压电纳米结构1401的材料包括：氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅压电陶瓷。一维压电纳米结构1401包括：纳米棒、纳米线、纳米柱、纳米带。在一些实施例中，一维压电纳米结构1401为纳米棒，纳米棒的长度包括：1至5um；纳米棒的直径包括：0.1至0.5um；纳米棒之间的间距包括：0.5至5um；纳米棒的数量包括：1000至10000根。需要说明的是，所述纳米棒之间的间距和数量随着管芯设计大小可对应调节，纳米棒的长径比在工艺条件允许的范围内尽可能的大，这样能够具有更好的伸缩性、压电效应，使得压电式声压信号采集结构10010具有更高的灵敏度。

如图5所示，通过高密度等离子体化学气相沉积技术(HDP-CVD)或者O₃-TEOS基的亚常压化学气相沉积(SACVD)工艺等常规半导体工艺技术在振膜1300上形成第二牺牲层材料，第二牺牲层材料填充一维压电纳米结构1401的缝隙，并覆盖暴露的第一牺牲层1200和振膜1300。通过化学机械抛光(CMP)对第二牺牲层材料进行表面平坦化处理，漂洗一维压电纳米结构1401区域的少量第二牺牲层材料以暴露出一维压电纳米结构1401的第一端，方便之后的工序中将一维压电纳米结构1401的第一端与第一背板板1601嵌套。剩余的第二牺牲层材料形成第二牺牲层1500。第二牺牲层1500的材料包括：二氧化硅，第二牺牲层1500的厚度包括：1至5um。

如图6所示，通过低压化学气相淀积(LPCVD)等半导体工艺技术在第二牺牲层1500上淀积一层背极板材料，然后通过光刻和刻蚀等工艺对背极板材料图案化以形成背极板1600。一维压电纳米结构1401的第一端与背极板1600电连接；具体地，一维压电纳米结构1401的第一端嵌入背极板1600。背极板1600的材料包括：掺杂的多晶硅，背极板1600的厚度包括：1至3um。通过低压化学气相淀积(LPCVD)或离子增强型化学气相淀积(PECVD)等半导体常规工艺技术在背极板材料1600上形成钝化层1800。钝化层1800覆盖背极板材料1600和暴露的第二牺牲层1500。钝化层1800同时作为耐腐蚀层。钝化层1800的材料包括：氮化硅、氮化硼和碳化硅中的一种，钝化层1800的材厚度包括：0.1至0.5um。

如图7所示，通过光刻和刻蚀等工艺对钝化层1800和第二牺牲层1500图案化以在第二牺牲层1500形成第一开口，在钝化层1800形成第五开口、第六开口和第七开口，第一开口和第五开口的位置与第一电极1701的位置对应，作为第一电极1701的引线孔窗口，第六开口的位置与第二电极1702的位置对应，作为第二电极1702的引线孔窗口，第七开口的位置与第三电极1703的位置对应，作为第三电极1703的引线孔窗口。再通过溅射或蒸发等半导体常规工艺技术在钝化层1800上淀积电极材料，然后通过光刻和刻蚀等工艺对电极材料图案化以在钝化层1800上形成第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703。第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703的材料包括：金属和合金。例如，第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703的材料可以是Au、Al、铝硅(Al-Si1％)、Ti+TiN+Al-Si、Cr+Au或Ti+Pt+Au等。第一电极1701、第二电极1702和第三电极1703的厚度包括：0.5至2um。

如图8所示，通过光刻和刻蚀等工艺对背极板材料1600和钝化层1800图案化以在背极板1600中形成第一背极板1601和第二背极板1602，并在第一背极板1601和第二背极板1602中分别形成多个声孔1603。第一背极板1601和第二背极板1602为同一层，且彼此电性隔离。一维压电纳米结构1401的第一端与第一背极板1601电连接；具体的，一维压电纳米结构1401的第一端嵌入第一背极板1601。第一电极1701通过第二牺牲层1500的第一开口和钝化层1800的第五开口与第二部分振膜1301电连接，第二电极1702通过钝化层1800的第六开口与第一背极板1601电连接，第三电极1703通过钝化层1800的第七开口与第二背极板1602电连接。

如图9所示，在衬底1100形成背腔1101，背腔1101贯穿衬底1100。通过常规半导体CMP或减薄工艺，减薄衬底1100的厚度至设计值，该设计值包括：200至600um。然后通过双面光刻和深槽刻蚀等半导体常规工艺方法，从背面刻蚀硅衬底1100直到第一牺牲层1200自动检测终止，在衬底1100形成背腔1101。第一部分振膜1301的尺寸(例如，直径)小于背腔1101的尺寸(例如，直径)。

如图10所示，利用选择性湿法腐蚀HF酸或BOE溶液或气相腐蚀等半导体常规工艺技术，通过背腔1101腐蚀第一牺牲层1200，再利用选择性湿法腐蚀HF酸或BOE溶液或气相腐蚀等半导体常规工艺技术，通过背极板1600的声孔1603腐蚀第二牺牲层1500，以在第一牺牲层1200和第二牺牲层1500中形成空腔1901，空腔1901与背腔1101、声孔1603连通，剩余的第一牺牲层1200和第二牺牲层1500形成支撑氧化层1900，背极板1600和振膜1300的边缘由支撑氧化层1900支撑。第一部分振膜1301的尺寸(例如，直径)小于空腔1901的尺寸(例如，直径)。一维压电纳米结构1401隔离背极板1600和振膜1300，防止背极板1600和振膜1300在振动过程中发送生黏连。

位于空腔1901的第一背极板1601、第一部分振膜1301和一维压电纳米结构1401形成压电式声压信号采集结构1001。位于空腔1901的第二背极板1602、第一部分振膜1301形成电容式声压信号采集结构1002。电容式声压信号采集结构1002和压电式声压信号采集结构1001均位于空腔1901中，背极板1600和振膜1300的边缘由支撑氧化层1900支撑。电容式声压信号采集结构1002和压电式声压信号采集结构1001独立存在，彼此电性隔离。压电式声压信号采集结构1001位于空腔1901的中心，电容式声压信号采集结构1002围绕压电式声压信号采集结构1001。在一些实施例中，电容式声压信号采集结构1002还可以位于空腔1901的中心，压电式声压信号采集结构1001围绕电容式声压信号采集结构1002。

在微机电系统麦克风1000中，一维压电纳米结构1401的分布范围占振膜1300面积的比例包括10％至80％。在一维压电纳米结构1401的分布范围占振膜1300面积的比例较大的情况下，因一维压电纳米结构1401的覆盖面积大，当一维压电纳米结构1401在声压信号作用下发生形变时，一维压电纳米结构1401两端获得较强的总电势差，较大的总电势差信号便于采集和处理。在一维压电纳米结构1401的分布范围占振膜1300面积的比例较小的情况下，振膜1300的自由状态下的可振动面积增大，增加了振膜1300的可振动性，在相同的声压信号作用下，使一维压电纳米结构1401产生更加明显的形变，因此单根一维压电纳米结构1401两端的电势差更大；并且当振膜1300的可振动性增加时，电容式声压信号采集结构1002的灵敏度会随之提升。平衡好一维压电纳米结构1401的根数和分布面积大小，能够有效提升微机电系统麦克风的灵敏度。

图11示出了本发明第二实施例的微机电系统麦克风的结构示意图。如图11所示，微机电系统麦克风2000与图1所示的微机电系统麦克风1000的结构基本一致，不同之处在于，微机电系统麦克风2000的压电结构2400和微机电系统麦克风1000的压电结构1400中一维压电纳米结构的分布区域不同。电容式声压信号采集结构2002位于空腔2901的中心，压电式声压信号采集结构2001围绕电容式声压信号采集结构2002，也位于空腔2901中。

图12示出了本发明第三实施例的微机电系统麦克风的结构示意图。图12所示的微机电系统麦克风3000与图1所示的微机电系统麦克风基本一致，不同之处在于：

振膜3300包括第一部分振膜3301和第二部分振膜3302，第一部分振膜3301位于空腔3901中，第二部分振膜3302位于支撑氧化层3900上。背极板3600位于支撑氧化层3900中，包括第一背极板3601和第二背极板3602。第一背极板3601和第二背极板3602为同一层，且彼此电性隔离。第一背极板3601和第二背极板3602均包括多个声孔3603。第一背极板3601和第二背极板3602位于振膜3300的下方。压电式声压信号采集结构3001包括振膜3300(第一部分振膜3301)和第一背极板3601，以及与振膜3300(第一部分振膜3301)和第一背极板3601电连接的压电结构3400。电容式声压信号采集结构3002包括振膜3300(第一部分振膜3301)和第二背极板3602。压电式声压信号采集结构3001和电容式声压信号采集结构3002共用振膜3300和背极板3600。

第一电极3701位于第二部分振膜3302上，与第二部分振膜电3301连接；第二电极3702，位于支撑氧化层3900上，通过支撑氧化层2900的第三开口与第一背极板3601电连接，第二电极3702输出压电信号；第三电极3703，位于支撑氧化层3900上，通过支撑氧化层3900的第四开口与第二背极板3602电连接，第三电极3703输出电容信号。钝化层3800位于振膜3300和支撑氧化层3900上，钝化层3800覆盖第二部分振膜3302、暴露的支撑氧化层3900的表面和支撑氧化层3900的部分侧壁，钝化层3800暴露出第一电极3701、第二电极3702和第三电极3703。

支撑氧化层3900包括：第一牺牲层3200和第二牺牲层3500。第一牺牲层3200位于衬底3100上，背极板3600(第一背极板3601和第二背极板3602)位于第一牺牲层3200上。第二牺牲层3500位于第一牺牲层3200和背极板3600上。振膜3300位于第二牺牲层3500上。

图13至图21示出了本发明第三实施例的微机电系统麦克风的制造方法不同阶段的截面图。参考图13至图21，微机电系统麦克风3000的制造方法包括以下步骤。

图13所示的工艺步骤与图2所示的工艺步骤一致，这里就不再赘述。

如图14所示，通过低压化学气相淀积(LPCVD)等半导体常规工艺技术在第一牺牲层3200上淀积一层背极板材料，然后通过光刻和刻蚀等工艺对背极板材料图案化以形成背极板3600，背极板3600包括彼此电性隔离的第一背极板3601和第二背极板3602。第一背极板3601和第二背极板3602均包括多个声孔3603。

如图15所示，通过离子增强型化学气相淀积(PECVD)等常规半导体工艺方法淀积一层第二牺牲层材料以对声孔3603进行回填，继而通过化学机械抛光(CMP)工艺进行平坦化，露出背极板3600的表面；通过射频磁控溅射(RF PVD)或氢化物气相外延生长法(HVPE)等常规半导体工艺技术在第一背极板3601上生长一维压电纳米材料，光刻、刻蚀一维压电纳米材料形成阵列结构，阵列结构间隔设置，形成多个一维压电纳米结构3401(压电结构3400)，一维压电纳米结构3401与声孔3603相互错开。多个一维压电纳米结构3401的第一端与第一背极板3601电连接；具体地，一维压电纳米结构3401的第一端嵌入第一背极板3601。

如图16所示，通过高密度等离子体化学气相沉积技术(HDP-CVD)或者O₃-TEOS基的亚常压化学气相沉积(SACVD)工艺等常规半导体工艺技术在背极板3600上形成第二牺牲层材料，第二牺牲层材料填充一维压电纳米结构3401的缝隙，覆盖暴露的第一牺牲层3200和背极板3600；再通过化学机械抛光(CMP)对第二牺牲层材料进行表面平坦化处理，漂洗一维压电纳米结构3401区域的少量第二牺牲层材料以暴露出一维压电纳米结构3401的第二端，方便之后的工序中将一维压电纳米结构3401的第二端与振膜3300嵌套。剩余的第二牺牲层材料形成第二牺牲层3500。

如图17所示，通过低压化学气相淀积(LPCVD)等常规半导体工艺方法在第二牺牲层3500上淀积一层振膜材料，然后通过光刻和刻蚀等工艺对该振膜材料进行图案化以形成振膜3300。振膜3300覆盖部分第二牺牲层3500。振膜3300包括第一部分振膜3301和第二部分振膜3302。一维压电纳米结构3401的第二端与第一部分振膜3301电连接；具体地，一维压电纳米结构3401的第二端嵌入第一部分振膜3301。

如图18所示，利用刻蚀工艺在位于第一部分振膜3301外侧的第二牺牲层3500中刻蚀出一圈沟槽，沟槽暴露出背极板3600。再通过低压化学气相淀积(LPCVD)或离子增强型化学气相淀积(PECVD)等常规半导体工艺技术在振膜3300上形成钝化层3800，并通过光刻、刻蚀对钝化层3800进行图案化。钝化层3800填充沟槽，并覆盖沟槽外侧的第二牺牲层3500和第二部分振膜3302，暴露出沟槽内侧的第二牺牲层3500和第一部分振膜3301。

如图19所示，通过光刻和刻蚀等工艺对钝化层3800和第二牺牲层3500图案化以在第二牺牲层3500形成第三开口和第四开口，在钝化层3800形成第五开口、第六开口和第七开口，第五开口的位置与第一电极3701的位置对应，作为第一电极3701的引线孔窗口，第三开口和第六开口的位置与第二电极3702的位置对应，作为第二电极3702的引线孔窗口，第四开口和第七开口的位置与第三电极3703的位置对应，作为第三电极3703的引线孔窗口。再通过溅射或蒸发等半导体常规工艺技术在钝化层3800上淀积电极材料，然后通过光刻和刻蚀等工艺对电极材料图案化以在钝化层3800上形成第一电极3701、第二电极3702和第三电极3703。

图20和图21所示的工艺步骤与图9和图10所示的工艺步骤一致，这里就不再赘述。

图22示出了本发明第四实施例的微机电系统麦克风的结构示意图。如图22所示，微机电系统麦克风4000与图12所示的微机电系统麦克风3000的结构基本一致，不同之处在于，微机电系统麦克风4000的压电结构4400和微机电系统麦克风3000的压电结构3400中一维压电纳米结构的分布区域不同。电容式声压信号采集结构4002位于空腔4901的中心，压电式声压信号采集结构4001围绕电容式声压信号采集结构4002，也位于空腔4901中。

图23示出了本发明第一实施例微机电系统麦克风的俯视图。为了便于理解，图23仅示出了图1中微机电系统麦克风1000的第一背极板1601、第二背极板1602、声孔1603、与第一背极板1601电性连接的第二电极1702和与第二背极板1602电性连接的第三电极1703。第一背极板1601和第二背极板1602位于同一层，且彼此电性隔离。

根据本发明实施例提供的微机电系统麦克风及其制造方法，微机电系统麦克风包括：设置有背腔的衬底，背腔贯穿衬底；位于衬底上的支撑氧化层，支撑氧化层围成空腔，空腔和背腔连通；位于空腔中的电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构。在声压信号的作用下压电式声压信号采集结构输出压电信号，电容式声压信号采集结构输出电容信号，提高了微机电系统麦克风的灵敏度。

电容式声压信号采集结构包括振膜和第二背极板。压电式声压信号采集结构包括位于空腔的第一背极板、第一部分振膜和压电结构。压电结构为多个一维压电纳米结构，一维压电纳米结构的第一端与第一背极板电连接，第二端与振膜电连接。压电式声压信号采集结构利用振膜采集声压信号，在振膜振动的过程中，一维压电纳米结构发生形变，在一维压电纳米结构的两端产生电势差，实现声压信号的转换。与传统压电膜层相比，振膜具有更好的声压信号采集能力，一维压电纳米结构的形变更加显著，同时一维纳米结构发生轴向应变时的压电常数可近似认为为d33，因此，有效改善了压电式声压信号采集结构的灵敏度，提高了微机电系统麦克风的灵敏度。与二维纳米薄膜和三维纳米体结构相比，在相同力作用下一维压电纳米结构的形变更大，进一步提高了微机电系统麦克风的灵敏度。与传统压电膜层相比，一维压电纳米结构生长方便，易于制备，并且性能比薄膜具有更大的优势，同时不需要陶瓷或薄膜压电材料的极化步骤，因此，简化了微机电系统麦克风中压电式声压信号采集结构的制备工艺。

作为压电式声压信号采集结构的振膜和一维压电纳米结构均与支撑氧化层(第一牺牲层和第二牺牲层)无接触，振膜处于相对较小的应力状态，提高了第一部分振膜的可振动性，进而提高了微机电系统麦克风的灵敏度。

第一部分振膜的尺寸(例如，直径)小于空腔的尺寸(例如，直径)。第一部分振膜的尺寸(例如，直径)小于背腔的尺寸(例如，直径)。压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构在振动的过程中不会与衬底和支撑氧化层(第一牺牲层和第二牺牲层)接触，提高了微机电系统麦克风的可靠性。一维压电纳米结构位于振膜和第一背极板之间，避免了振膜和背极板在振动过程中发生黏连的情况，提高了微机电系统麦克风的可靠性。

支撑氧化层将压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构包围在空腔中，避免压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构被外界环境干扰，提高了微机电系统麦克风的抗干扰性能，进而提高了微机电系统麦克风的输出信噪比。本发明实施例的微机电系统麦克风工作时能承受较大的工作气压，同时具有很宽的工作频率；压电式声压信号采集结构和电容式声压信号采集结构集成在一颗管芯上，保证小尺寸的同时互不干扰，相互独立，有效的提高了器件的使用寿命。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (52)

1.一种微机电系统麦克风，其中，包括：

振膜和背极板；

衬底，所述衬底中设有背腔，所述背腔贯穿所述衬底；

支撑氧化层，位于所述衬底上，所述支撑氧化层围成空腔，所述空腔和所述背腔连通；

电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构，所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构均位于所述空腔中，

其中，所述压电式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述电容式声压信号采集结构围绕所述压电式声压信号采集结构，

或所述电容式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述压电式声压信号采集结构围绕所述电容式声压信号采集结构，

所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构共用所述振膜和所述背极板。

2.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中，所述背极板和所述振膜的边缘由所述支撑氧化层支撑。

3.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中，所述背极板包括：第一背极板和第二背极板，所述第一背极板和所述第二背极板为同一层，且彼此电性隔离，所述第一背极板和所述第二背极板均包括多个声孔，

所述压电式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第一背极板，以及与所述振膜和所述第一背极板电连接的压电结构；

所述电容式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第二背极板。

4.根据权利要求3所述的微机电系统麦克风，其中，所述压电结构包括多个一维压电纳米结构，所述一维压电纳米结构的第一端与所述第一背极板电连接，第二端与所述振膜电连接。

5.根据权利要求4所述的微机电系统麦克风，其中，所述压电结构为所述多个一维压电纳米结构。

6.根据权利要求4或5所述的微机电系统麦克风，其中，所述多个一维压电纳米结构在声压信号作用下产生电势差。

7.根据权利要求3所述的微机电系统麦克风，其中，所述第一背极板和所述第二背极板位于所述振膜的上方，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜，所述第一部分振膜位于所述空腔中，所述第二部分振膜位于所述支撑氧化层中。

8.根据权利要求7所述的微机电系统麦克风，其中，所述微机电系统麦克风还包括：

第一电极，位于所述支撑氧化层上，通过所述支撑氧化层的第一开口与所述第二部分振膜电连接；

第二电极，位于所述第一背极板上，与所述第一背极板电连接，所述第二电极输出压电信号；

第三电极，位于所述第二背极板上，与所述第二背极板电连接，所述第三电极输出电容信号。

9.根据权利要求8所述的微机电系统麦克风，其中，所述微机电系统麦克风还包括：

钝化层，位于所述第一背极板、所述第二背极板和所述支撑氧化层上，所述钝化层包括多个第二开口，所述第二开口与所述声孔对应设置，所述钝化层暴露出所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极。

10.根据权利要求3所述的微机电系统麦克风，其中，所述第一背极板和所述第二背极板位于所述振膜的下方，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜，所述第一部分振膜位于所述空腔中，所述第二部分振膜位于所述支撑氧化层上。

11.根据权利要求10所述的微机电系统麦克风，其中，所述微机电系统麦克风还包括：

第一电极，位于所述第二部分振膜上，与所述第二部分振膜电连接；

第二电极，位于所述支撑氧化层上，通过所述支撑氧化层的第三开口与所述第一背极板电连接，所述第二电极输出压电信号；

第三电极，位于所述支撑氧化层上，通过所述支撑氧化层的第四开口与所述第二背极板电连接，所述第三电极输出电容信号。

12.根据权利要求11所述的微机电系统麦克风，其中，所述微机电系统麦克风还包括：

钝化层，位于所述振膜和所述支撑氧化层上，所述钝化层覆盖所述第二部分振膜、暴露的所述支撑氧化层的表面和所述支撑氧化层的部分侧壁，所述钝化层暴露出所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极。

13.根据权利要求8或11所述的微机电系统麦克风，其中，所述第一电极连接参考地电压。

14.根据权利要求4或5所述的微机电系统麦克风，其中，所述多个一维压电纳米结构的分布范围占所述振膜面积的10％至80％。

15.根据权利要求7或10所述的微机电系统麦克风，其中，所述第一部分振膜的尺寸小于所述空腔的尺寸。

16.根据权利要求7或10所述的微机电系统麦克风，其中，所述第一部分振膜的尺寸小于所述背腔的尺寸。

17.根据权利要求4或5所述的微机电系统麦克风，其中，所述一维压电纳米结构的第一端嵌入所述第一背极板，第二端嵌入所述振膜。

18.根据权利要求4或5所述的微机电系统麦克风，其中，所述一维压电纳米结构的材料包括：氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅压电陶瓷。

19.根据权利要求4或5所述的微机电系统麦克风，其中，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒、纳米线、纳米柱、纳米带。

20.根据权利要求4或5所述的微机电系统麦克风，其中，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒，所述纳米棒的长度包括：1至5um，所述纳米棒的直径包括：0.1至0.5um，所述纳米棒之间的间距包括：0.5至5um，所述纳米棒的数量包括：1000至10000根。

21.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中，所述支撑氧化层包括：第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料包括：二氧化硅，所述第一牺牲层的厚度包括：0.5至2um，所述第二牺牲层的厚度包括：1至5um。

22.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中，所述振膜的材料包括：掺杂的多晶硅，所述振膜的厚度包括：0.2至1um。

23.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中，所述背极板的材料包括：掺杂的多晶硅，所述背极板的厚度包括：1至3um。

24.根据权利要求9或12所述的微机电系统麦克风，其中，所述钝化层的材料包括：氮化硅、氮化硼和碳化硅中的一种，所述钝化层的厚度包括：0.1至0.5um。

25.一种微机电系统麦克风的制造方法，其中，包括：

形成背极板和振膜；

提供衬底，在所述衬底上形成支撑氧化层；

形成电容式声压信号采集结构和压电式声压信号采集结构；

在所述衬底形成背腔，所述背腔贯穿所述衬底；

在所述支撑氧化层形成空腔，所述空腔和所述背腔连通，所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构均位于所述空腔中，

其中，所述压电式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述电容式声压信号采集结构围绕所述压电式声压信号采集结构，

或所述电容式声压信号采集结构位于所述空腔的中心，所述压电式声压信号采集结构围绕所述电容式声压信号采集结构，

所述电容式声压信号采集结构和所述压电式声压信号采集结构共用所述振膜和所述背极板。

26.根据权利要求25所述的制造方法，其中，所述背极板和所述振膜的边缘由所述支撑氧化层支撑。

27.根据权利要求25所述的制造方法，其中，所述背极板包括：第一背极板和第二背极板，所述第一背极板和所述第二背极板为同一层，且彼此电性隔离，所述第一背极板和所述第二背极板均包括多个声孔，

所述压电式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第一背极板，以及与所述振膜和所述第一背极板电连接的压电结构；

所述电容式声压信号采集结构包括所述振膜和所述第二背极板。

28.根据权利要求27所述的制造方法，其中，所述压电结构包括多个一维压电纳米结构，所述一维压电纳米结构的第一端与所述第一背极板电连接，第二端与所述振膜电连接。

29.根据权利要求28所述的制造方法，其中，所述压电结构为所述多个一维压电纳米结构。

30.根据权利要求29所述的制造方法，其中，所述背极板位于所述振膜的上方，所述支撑氧化层包括：第一牺牲层和第二牺牲层，在所述衬底上形成支撑氧化层包括：

在所述衬底上形成所述第一牺牲层；

在所述振膜上形成所述第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述一维压电纳米结构的缝隙并暴露出所述一维压电纳米结构的第一端。

31.根据权利要求30所述的制造方法，其中，形成背极板和振膜包括：

在所述第一牺牲层上形成所述振膜，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜；

在所述第二牺牲层上形成所述背极板，所述一维压电纳米结构的第一端嵌入所述第一背极板。

32.根据权利要求31所述的制造方法，其中，形成所述压电结构包括：

在所述第一部分振膜上生长一维压电纳米材料，刻蚀所述一维压电纳米材料形成阵列结构，所述阵列结构间隔设置，形成所述多个一维压电纳米结构。

33.根据权利要求31所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：

在所述背极板上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述背极板和暴露的所述第二牺牲层。

34.根据权利要求33所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：

在所述钝化层上形成第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极通过所述支撑氧化层的第一开口和所述钝化层的第五开口与所述第二部分振膜电连接，所述第二电极通过所述钝化层的第六开口与所述第一背极板电连接，所述第三电极通过所述钝化层的第七开口与所述第二背极板电连接，所述第二电极输出压电信号，所述第三电极输出电容信号。

35.根据权利要求33所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：

在所述钝化层上形成多个第二开口，所述第二开口与所述声孔对应设置。

36.根据权利要求29所述的制造方法，其中，所述背极板位于所述振膜的下方，所述支撑氧化层包括：第一牺牲层和第二牺牲层，在所述衬底上形成支撑氧化层包括：

在所述衬底上形成所述第一牺牲层；

在所述背极板上形成所述第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述一维压电纳米结构的缝隙并暴露出所述一维压电纳米结构的第二端。

37.根据权利要求36所述的制造方法，其中，形成背极板和振膜包括：

在所述第一牺牲层上形成所述背极板，所述一维压电纳米结构的第一端嵌入所述第一背极板；

在所述第二牺牲层上形成所述振膜，所述振膜包括第一部分振膜和第二部分振膜。

38.根据权利要求36所述的制造方法，其中，形成压电结构包括：

在所述第一背极板上生长一维压电纳米材料，刻蚀所述一维压电纳米材料形成阵列结构，所述阵列结构间隔设置，形成所述多个一维压电纳米结构。

39.根据权利要求37所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：

在位于所述第一部分振膜外侧的所述第二牺牲层刻蚀一圈沟槽，所述沟槽暴露出所述背极板；

在所述振膜上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述沟槽外侧的第二牺牲层和所述第二部分振膜，并填充所述沟槽。

40.根据权利要求39所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：

在所述钝化层上形成第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极通过所述钝化层的第五开口与所述第二部分振膜电连接，所述第二电极通过所述钝化层的第六开口和所述支撑氧化层的第三开口与所述第一背极板电连接，所述第三电极通过所述钝化层的第七开口和所述支撑氧化层的第四开口与所述第二背极板电连接，所述第二电极输出压电信号，所述第三电极输出电容信号。

41.根据权利要求28或29所述的制造方法，其中，所述多个一维压电纳米结构在声压信号作用下产生电势差。

42.根据权利要求34或40所述的制造方法，其中，所述第一电极连接参考地电压。

43.根据权利要求28或29所述的制造方法，其中，所述多个一维压电纳米结构的分布范围占所述振膜面积的10％至80％。

44.根据权利要求31或37所述的制造方法，其中，所述第一部分振膜的尺寸小于所述空腔的尺寸。

45.根据权利要求31或37所述的制造方法，其中，所述第一部分振膜的尺寸小于所述背腔的尺寸。

46.根据权利要求28或29所述的制造方法，其中，所述一维压电纳米结构的材料包括：氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅压电陶瓷。

47.根据权利要求28或29所述的制造方法，其中，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒、纳米线、纳米柱、纳米带。

48.根据权利要求28或29所述的制造方法，其中，所述一维压电纳米结构包括：纳米棒，所述纳米棒的长度包括：1至5um，所述纳米棒的直径包括：0.1至0.5um，所述纳米棒之间的间距包括：0.5至5um，所述纳米棒的数量包括：1000至10000根。

49.根据权利要求30或36所述的制造方法，其中，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料包括：二氧化硅，所述第一牺牲层的厚度包括：0.5至2um，所述第二牺牲层的厚度包括：1至5um。

50.根据权利要求25所述的制造方法，其中，所述振膜的材料包括：掺杂的多晶硅，所述振膜的厚度包括：0.2至1um。

51.根据权利要求25所述的制造方法，其中，所述背极板的材料包括：掺杂的多晶硅，所述背极板的厚度包括：1至3um。

52.根据权利要求33或39所述的制造方法，其中，所述钝化层的材料包括：氮化硅、氮化硼和碳化硅中的一种，所述钝化层的厚度包括：0.1至0.5um。

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