CN113395646A - 一种mems麦克风及其制备方法 - Google Patents

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钟晓辉
屠兰兰
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Abstract

本发明提供了一种MEMS麦克风，其包括具有背腔的基底和固定于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相互间隔设置的背板和振膜，其特征在于，所述振膜包括振动部以及自所述振动部向所述基底延伸并固定于所述基底的固定部，所述固定部沿所述振动部的振动方向贯穿设置有刻蚀辅助孔。本发明提供的MEMS麦克风能够避免在制备过程中导致的振膜过度刻蚀的问题。

Description

一种MEMS麦克风及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及电声转换技术领域，具体涉及一种MEMS麦克风及其制备方法。
【背景技术】
随着移动互联网时代的到来，智能移动设备的数量不断上升。而在众多移动设备之中，手机无疑是最常见、最便携的移动终端设备。用于获得外部声音的MEMS麦克风被大量应用到现在的手机等智能移动设备之中。
相关技术中的MEMS麦克风结构中，其包括具有背腔基底以及固定于基底上的电容系统，其电容系统包括相互间隔设置的背板和振膜，振膜固定于基底上。在这种结构的MEMS麦克风制备过程中，一般涉及牺牲背板和振膜之间以及振膜和基底之间的牺牲层的释放，其释放过程一般涉及两个释放通道，一个是振膜上方的背板孔，另一个是振膜下方的背腔，而振膜固定于基底的部分离这两个释放通道的距离都比较远，而这也导致了在刻蚀释放牺牲层的过程中，为了充分释放这一部分的牺牲层，需要更多的刻蚀时间，进而导致了MEMS麦克风其他部分会发生过度刻蚀对的现象，从而影响了MEMS麦克风的性能以及稳定性。
因此，为了避免上述问题，有必要对MEMS麦克风的结构以及制备方法进行改进以提升MEMS麦克风的性能。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风，其包括具有背腔的基底和固定于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相互间隔设置的背板和振膜，所述振膜包括振动部以及自所述振动部向所述基底延伸并固定于所述基底的固定部，所述固定部沿所述振动部的振动方向贯穿设置有刻蚀辅助孔。
优选的，所述刻蚀辅助孔包括多个。
优选的，所述刻蚀辅助孔均匀设置于所述固定部上。
优选的，所述固定部包括多个，多个所述固定部关于所述振动部对称设置。
优选的，所述固定部沿所述振动部的振动方向的正投影落在所述基底上。
本发明还提供了一种制备MEMS麦克风的方法，包括如下步骤：
选择基底，在所述基底的第一表面沉积第一氧化层；
在所述第一氧化层的表面沉积第一多晶硅层，并图形化所述第一多晶硅层以形成具有振动部以及固定部的振膜层；
图形化所述固定部以形成刻蚀辅助孔；
在所述振膜层结构的表面沉积第二氧化层；
在所述第二氧化层的表面沉积背板材质层；
图形化所述背板材质层以形成背板；
刻蚀释放所述基底以形成背腔；
继续刻蚀释放第一氧化层和所述第二氧化层。
优选的，所述刻蚀辅助孔与所述振膜层同时图形化形成。
优选的，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材料为氧化硅，通过湿刻蚀的方法释放所述第一氧化层和第二氧化层。
本发明的有益效果在于：通过在振膜的固定部上设置刻蚀辅助孔，帮助了振膜的固定部附近的牺牲层的释放，避免了过度刻蚀导致的振膜层不均匀的问题，提升了MEMS麦克风的工作效果以及稳定性。
【附图说明】
图1是本发明实施例的MEMS麦克风的剖面示意图。
图2是本发明实施例的MEMS麦克风的振膜的结构示意图。
图3A至图3G为本发明实施例MEMS麦克风的制备方法各步骤的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请同时参阅图1-图2，本发明提供了一种MEMS麦克风1，其包括具有背腔11的基底10以及固定于所述基底10上的电容系统20，所述电容系统包括相互间隔设置的振膜30和背板40，所述基底10为环形结构并围合形成上下贯穿的背腔11，该环形结构可以为圆形、方形、椭圆形、跑道型或正多边形等。所述电容系统20包括固定于所述基底10上的振膜30、与所述振膜30间隔并相对设置的背板40，所述背板40包括背板电极41以及绝缘板42，所述背板电极41与所述振膜30的电极层(图中未示出)共同作用产生MEMS麦克风100的电信号，在本实施方式中，所述背板电极41贴设于所述绝缘板42靠近所述振膜30的一侧，所述背板40沿所述振膜30的振动方向设置有多个背板孔43，所述背板孔43同时贯穿所述绝缘板42以及所述背板电极41，所述背板孔43均匀分布于所述背板40上，以更好的使得声波可以穿过背板孔驱动所述振膜30振动。
所述电容系统20还包括间隔所述振膜30与所述背板40的支撑部50，所述支撑部50支撑所述背板40并使得所述背板40与所述振膜30相对间隔绝缘。所述支撑部50可以采用与所述背板40的绝缘板41相同的绝缘材料。例如所述支撑部50以及所述绝缘板41都采用氮化硅。
如图1以及图2所示，所述振膜30包括振动部31以及自所述振动部31向所述基底10延伸的固定部32，所述固定部32沿所述振膜30的振动方向的正投影落在所述基底10上，所述振膜通过所述固定部32固定于所述基底10上，在本实施方式中，所述固定部32包括4个，并环绕所述振动部31均匀对称的设置，在其他可选的实施方式中，所述固定部32可以为其他可选的数量，并环绕所述振动部31设置。所述固定部32包括与所述基底10固定连接的锚点部分33以及与所述基底10相对间隔设置的悬空部分34。
所述固定部32的悬空部分34沿所述振膜30的振动方向贯穿设置有多个刻蚀辅助孔35，帮助了振膜30的固定部32附近的牺牲层的释放，避免了过度刻蚀导致的振膜层不均匀的问题，提升了MEMS麦克风的工作效果以及稳定性。
如图2所示，每个所述固定部32上均匀对称的设置有多个刻蚀辅助孔35，使得固定部32附近的牺牲层能够得到更加有效以及均匀的释放，提升了MEMS麦克风的工作效果以及稳定性。
如图3A至图3G所示，本发明还提供了一种电容式麦克风的制造方法，本实施例的制造方法具体步骤如下：
如图3A所示，步骤1，选择基底层100，在所述基底层100的第一表面101沉积第一氧化层102；该第一氧化层102的材料例如可以为氧化硅。
如图3B所示，步骤2，在所述第一氧化层102远离所述第一表面101的表面沉积并图形化振膜层130，所述振膜层的材料可以设置为多晶硅，在本实施方式中，在这一步骤中还同步图形化形成刻蚀辅助孔131，如此可以节约工序，提高制备效率，在其他可选的方式中，也可以先图形化形成振膜层130，在进一步图形化形成刻蚀辅助孔135，如此可以更加精准的形成刻蚀辅助孔。
如图3C所示，步骤3，在所述振膜层130远离所述第一表面101的一侧沉积第二氧化层103，所述第二氧化层103的材料可以与所述第一氧化层102的材料相同为氧化硅。
如图3D所示，步骤4，在所述第二氧化层103远离所述第一表面101的一侧沉积并图形化形成背板电极层141，所述背板电极层141的材料可以设置为多晶硅。
如图3E所示，步骤5，在所述背板电极层141远离所述第一表面101的一侧沉积并图形化形成绝缘层142，所述背板电极层141以及所述绝缘层142同时贯穿设置有背板孔143，所述绝缘层142的材料可以设置为氮化硅。在本实施方式中，在这一步骤中还包括在所述第一氧化层102以及所述第二氧化层103的外侧沉积与所述绝缘层142相同材质的氮化硅以形成支撑层150。
如图3F所示，步骤6，刻蚀所述基底层100以形成背腔110。
如图3G所示，步骤7，继续刻蚀释放所述第一氧化层102以及所述第二氧化层103,以形成所述MEMS麦克风1，在本实施方式中，通过湿刻蚀的方式释放所述第一氧化层102以及第二氧化层103。在此步骤中，由于设置有刻蚀辅助孔135，所述振膜层130与所述基底层100之间的第一氧化物层102以及所述振膜层130与所述背板电极层141之间的第二氧化物层103能够得到充分有效的释放，避免了MEMS麦克风其他部分的结构由于过度刻蚀导致的不均匀的问题，提升了MEMS麦克风的工作效果以及稳定性。
本发明的有益效果在于：通过在振膜的固定部上设置刻蚀辅助孔，帮助了振膜的固定部附近的牺牲层的释放，避免了过度刻蚀导致的振膜层不均匀的问题，提升了MEMS麦克风的工作效果以及稳定性。
以上的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种MEMS麦克风，其包括具有背腔的基底和固定于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相互间隔设置的背板和振膜，其特征在于，所述振膜包括振动部以及自所述振动部向所述基底延伸并固定于所述基底的固定部，所述固定部沿所述振动部的振动方向贯穿设置有刻蚀辅助孔。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述刻蚀辅助孔包括多个。
3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述刻蚀辅助孔均匀设置于所述固定部上。
4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述固定部包括多个，多个所述固定部关于所述振动部对称设置。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述固定部沿所述振动部的振动方向的正投影落在所述基底上。
6.一种MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
选择基底，在所述基底的第一表面沉积第一氧化层；
在所述第一氧化层的表面沉积第一多晶硅层，并图形化所述第一多晶硅层以形成具有振动部以及固定部的振膜层；
图形化所述固定部以形成刻蚀辅助孔；
在所述振膜层结构的表面沉积第二氧化层；
在所述第二氧化层的表面沉积背板材质层；
图形化所述背板材质层以形成背板；
刻蚀释放所述基底以形成背腔；
继续刻蚀释放第一氧化层和所述第二氧化层。
7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述刻蚀辅助孔与所述振膜层同时图形化形成。
8.根据权利要求7所述的MEMS麦克风的制备方法，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材料为氧化硅，通过湿刻蚀的方法释放所述第一氧化层和第二氧化层。
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