CN112887895B - 一种调整mems麦克风吸合电压的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，MEMS麦克风包括基底、设置在基底上的振膜、及设置在振膜上的背板，基底具有空腔，调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法包括：提供等离子体化学气相沉积设备，等离子体化学气相沉积设备利用射频产生N2O等离子体，N2O等离子体穿过空腔作用在振膜上，在振膜上形成氮氧化硅层，改变MEMS麦克风的吸合电压，使得MEMS麦克风的吸合电压趋向减小分布，满足使用范围要求，提高产品良率，节约资源。

Description

一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法。
背景技术
随着无线通讯的发展，全球移动电话用户越来越多，用户对移动电话的要求已不仅满足于通话，而且要能够提供高质量的通话效果，尤其是目前移动多媒体技术的发展，移动电话的通话质量更显重要，移动电话的麦克风作为移动电话的语音拾取装置，其设计好坏直接影响通话质量。
而目前应用较多且性能较好的麦克风是MEMS麦克风，MEMS麦克风是基于MEMS技术制造的硅基麦克风，其容易与CMOS工艺相兼容。MEMS麦克风与传统麦克风比较，具有体积小，制造成本低等优点。随着科技的快速发展，MEMS麦克风的应用越来越广泛。
吸合电压是MEMS麦克风的一个重要参数指标，MEMS麦克风正常工作时，要求吸合电压在一定的范围内，吸合电压过大或过小，都会影响MEMS麦克风的正常工作，甚至会降低MEMS麦克风的可靠性。但是，MEMS麦克风完成晶圆加工后，当发现其吸合电压不在器件设计范围内时，现有的技术或工艺中，还未找到合适的方法来调整其吸合电压以满足使用条件，导致MEMS麦克风的制备良率低，浪费资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，方法简单且能够改变MEMS硅麦克风的吸合电压。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，所述MEMS麦克风包括基底、设置在所述基底上的振膜、及设置在所述振膜上的背板，所述基底具有空腔，所述调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法包括：
提供等离子体化学气相沉积设备，所述等离子体化学气相沉积设备利用射频产生N2O等离子体，所述N2O等离子体穿过所述空腔作用在所述振膜上，在所述振膜上形成氮氧化硅层，改变所述MEMS麦克风的吸合电压。
进一步地，所述等离子体化学气相沉积设备的射频为13.56MHz。
进一步地，产生N2O等离子体的条件：温度为250-350℃，功率为400-500W，气体流量为700-900sccm。
进一步地，所述N2O等离子体作用在所述振膜上的时间增长，所述MEMS麦克风的吸合电压降低。
进一步地，所述空腔的深度为300-400um。
进一步地，所述背板和振膜的材料为多晶硅。
本发明的有益效果在于：本发明所示的调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，通过N2O等离子体作用在振膜上形成氮氧化硅层，以改变MEMS麦克风的吸合电压，使得MEMS麦克风的吸合电压趋向减小分布，满足使用范围要求，提高产品良率，节约资源。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明所示的MEMS麦克风的结构示意图；
图2为本发明所示的振膜和背板之间形成电容系统的结构示意图；
图3为本发明所示的MEMS麦克风的吸合电压与N2O等离子体处理时长之间的关系图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参见图1，MEMS麦克风包括基底1、设置在基底1上的振膜3、及设置在振膜3上的背板4，振膜3与基底1之间绝缘连接，振膜3与背板4之间也绝缘连接。
基底1由半导体材料制成，例如硅等材料，其具有空腔5，空腔5的深度为300-400um，基底1上设有绝缘层2以与振膜3绝缘连接。空腔5贯通绝缘层2，其中空腔5可以通过体硅工艺或干法腐蚀形成。
背板4和振膜3的材料为多晶硅，背板4具有若干个与外界相通的通孔41，振膜3的形状可以为矩形、圆形、椭圆形等，在此不做具体限定。
背板4和振膜3之间设有绝缘件(未图示)以将振膜3与背板4绝缘连接，绝缘件将背板4和振膜3分隔一定距离并形成绝缘间隙，振膜3和背板4组成平行板电容。在MEMS麦克风通电工作时，背板4与振膜3会带上极性相反的电荷，从而形成电容系统，请参见图2，振膜3和背板4之间就会形成一个内电场E，振膜3和背板4之间的静电力F＝QE＝QU/d(d为平行板间距)。当振膜3在声波的作用下产生振动，振膜3与背板4之间的距离会发生变化，从而导致电容系统的电容数值发生改变，进而将声波信号转化为了电信号，实现麦克风的相应功能。
从上述静电力公式可知静电力F与电压U成正比，当加大电压U到电压U1时，背板4和振膜3在静电力F的作用下吸附在一起，则此时的电压U1即为平行板电容的吸合电压。
当MEMS麦克风完成晶圆加工后，当发现其吸合电压不在器件设计范围内时，则无法使用，为了提高产品良率，本发明提供一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，该工艺方法包括：
提供等离子体化学气相沉积设备，等离子体化学气相沉积设备利用射频将N2O气体电离产生N2O等离子体，N2O等离子体穿过空腔5作用在振膜3上，N2O等离子体的流向方向如图1中的箭头所示，在振膜3上形成氮氧化硅层6，改变了振膜3的应力、介电常数等物理特性，从而改变MEMS麦克风的吸合电压。
其中，等离子体化学气相沉积设备的射频为13.56MHz，产生N2O等离子体的条件：温度为250-350℃，功率为400-500W，气体流量为700-900sccm。等离子体化学气相沉积设备和产生N2O等离子体的工艺为现有技术，在此不再赘述。需要说明的是，N2O等离子体还可以由其他方法产生，在此不做具体限定。
请参见图3，一片6寸MEMS麦克风上所有芯片的吸合电压分布图随着N2O等离子体处理时长的增加而趋向减小分布。将吸合电压分为五个等级，从上而下分别为：>21V，18-21V，15-18V，12-15V，<12V等五个等级。从实验结果可以看出，随着N2O等离子体处理时间的增加，MEMS硅麦克风的吸合电压会趋向小而分布，即N2O等离子体作用在振膜3上的时间增长，MEMS麦克风的吸合电压降低。当制备得到的MEMS硅麦克风的吸合电压不能满足使用要求时，可以通过N2O等离子体处理，来调整其工作所需的吸合电压，操作简单快捷。
综上，本发明所示的调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，通过N2O等离子体作用在振膜上形成氮氧化硅层，以改变MEMS麦克风的吸合电压，使得MEMS麦克风的吸合电压趋向减小分布，满足使用范围要求，提高产品良率，节约资源。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，所述MEMS麦克风包括基底、设置在所述基底上的振膜、及设置在所述振膜上的背板，所述基底具有空腔，其特征在于，所述调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法包括：
提供等离子体化学气相沉积设备，所述等离子体化学气相沉积设备利用射频产生N2O等离子体，所述N2O等离子体穿过所述空腔作用在所述振膜上，在所述振膜上形成氮氧化硅层，改变所述MEMS麦克风的吸合电压，其中，所述N2O等离子体作用在所述振膜上的时间增长，所述MEMS麦克风的吸合电压降低。
2.如权利要求1所述的调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，其特征在于，所述等离子体化学气相沉积设备的射频为13.56MHz。
3.如权利要求1所述的调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，其特征在于，产生N2O等离子体的条件：温度为250-350℃，功率为400-500W，气体流量为700-900sccm。
4.如权利要求1所述的调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，其特征在于，所述空腔的深度为300-400um。
5.如权利要求1所述的调整MEMS麦克风吸合电压的工艺方法，其特征在于，所述背板和振膜的材料为多晶硅。
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