专利名称：一种电容式微型麦克风的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及MEMS技术，尤其是一种电容式微型麦克风，具体地说是一种利用 MEMS技术的硅-硅键合的微型麦克风。
背景技术：
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)技术是几年来高速发展的一项高新 技术，与传统对应器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量等方面都具有十分明显的优势， 而且其采用先进的半导体制造工艺，可以实现MEMS器件的批量制造，能极好的控制生产成 本，提高器件的一致性。对于目前的MEMS产品，如加速度计、压力传感器、陀螺仪、微镜、硅 麦克风等都已经实现了批量生产，在相应的市场上都占有了一定的份额。硅麦克风耐高温、耗电量小以及体积小等特点，使得它在移动电话、助听器、笔记 本电脑、PDA、摄像机等视听产品以及国防、国家安全等相关领域应用将更加广泛。从麦克风 市场的预测和发展来看，硅麦克风成为传统驻极体麦克风的替代产品已经毋庸置疑，它提 供了令声学工程师相当满意的相似的甚至更好的声学性能。硅麦克风在几年以后将会成为 麦克风市场上的主要产品。为了开发出高灵敏度和宽带宽的麦克风，高性能振膜的制作至关重要，振膜制作 面临的一个主要问题就是振膜应力的控制。现有薄膜的制作主要采用淀积的方法得到，通 过淀积得到的振膜会存在较大的残余应力，残余应力对微型硅麦克风的性能有较大影响， 大的残余应力能大幅度降低麦克风的灵敏度，压应力还能减小麦克风的耐压能力，严重时 能使得麦克风无法正常工作。另外，背极板的制作也至关重要，刚性背极是硅麦克风有良好 频率特性和低噪声的前提条件。目前改善振膜残余应力通常有两种方法，一是通过附加工艺，用退火的方式，这种 方式对工艺的控制要求极高，重复性不是很好；另外一种是通过结构调整，如制作自由膜或 纹膜结构，但这种结构的制作会导致工艺复杂度的增加，可能需要添加多步工艺，来控制振 膜。而实现刚性背极也是麦克风制作过程中的一大难点，目前也是有两种主要方法来解决， 一是制作厚背极，但是通过常规的淀积工艺很难得到需要的厚背极；还有一种方法是通过 结构调整来提高背极板的刚性，但也是要增加工艺的复杂度。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种电容式微型麦克风， 其结构实现操作简单、能满足小尺寸要求。按照本实用新型提供的技术方案，所述电容式微型麦克风，包括基板；所述基板上 部设有凹槽；所述基板与凹槽的表面均淀积有绝缘支撑层，凹槽内设有振膜；基板对应于 淀积绝缘支撑层的表面设置固定连接的背极板，所述背极板与振膜间形成电容结构；所述 背极板上设置有若干声孔，所述声孔与凹槽相连通；基板对应于设置振膜的下部设有声腔， 所述声腔的深度从基板对应于设置背极板的另一表面延伸到振膜。
3[0008]所述振膜为导电多晶硅或绝缘材料与金属材料的复合层。所述背极板与基板通过 硅硅键合的方法固定连接。所述振膜与背极板上均淀积有电极，所述振膜、背极板分别与对 应的电极电性连接。所述背极板为掺杂的单晶硅或单晶硅与绝缘材料的复合层。所述背极 板对应于与绝缘支撑层相接触的端面设置氧化层。所述绝缘支撑层的材料包括二氧化硅或 氮化硅。所述电极的材料包括铝、镉及金。所述声孔的形状为圆形、方形或椭圆形。所述振 膜及对应于所述振膜下方的绝缘支撑层形成声腔的上端面。本实用新型的优点所述背极板为掺杂的单晶硅，通过对应的硅片减薄工艺，背极 板的厚度可控，能够满足较强的刚性要求。所述电极的材料选用方便，不需要考虑抗氢氟酸 腐蚀的问题，去除了材料释放工艺，避免了因材料释放而产生的粘连问题。成品率高，工艺 实现简单，能够满足小尺寸的要求。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示本实用新型包括基板1、背极板2、氧化层3、绝缘支撑层4、振膜5、声 孔6、电极7、凹槽8及声腔9。如图1所示所述基板1上部设有凹槽8 ；所述凹槽8及基板1的上表面均淀积有 绝缘支撑层4，所述绝缘支撑层4可为二氧化硅、氮化硅或二氧化硅与氮化硅复合形成。所 述凹槽8内淀积有振膜5，所述振膜5位于绝缘支撑层4上。振膜5可为导电多晶硅或绝缘 材料与金属材料的复合层，所述绝缘材料一般为氧化硅。所述基板1对应于设置绝缘支撑 层4的表面设置固定连接的背极板2，所述背极板2为掺杂的单晶硅。所述背极板2与基 板1通过硅硅键合固定连接。背极板2覆盖在凹槽8的上部，背极板2与振膜5形成电容 式结构。所述背极板2对应于振膜5的部位设置若干声孔6，所述声孔6阵列布置在背极板 2上；声孔6为圆形、方形或椭圆形。所述振膜5与背极板2上均设置有电极7，所述电极7 分别与对应的振膜5、背极板2电性连接。所述电极7的材料包括铝、金或镉等。所述基板1对应于设置背极板2的另一端表面设置声腔9，所述声腔9位于振膜5 的下部；声腔9的深度从基板1对应于设置背极板2的另一端表面延伸到绝缘支撑层4或 振膜5。当声腔9的深度从基板1的表面延伸到绝缘支撑层4时，振膜5及所述振膜5下方 的绝缘支撑层4作为声腔9的上端面；当声腔9的深度从基板1的表面延伸到振膜5时，使 振膜5的下表面作为声腔9的上端面。所述基板1的材料为单晶硅。背极板2对应于基板 1表面绝缘支撑层4相接触的表面还可以设置氧化层3，所述氧化层3为二氧化硅；背极板 2通过表面的氧化层3与基板1通过硅硅键合固定连接。如图1所示使用时，所述振膜5及背极板2上相对应的电极7分别与对应的外部 接线端连接；当有声音进入声孔6或声腔9内时，声音会引起振膜5的形变。所述振膜5与 背极板2形成电容式结构，当振膜5发生对应的形变后，通过检测麦克风的外部接线端相应 的输出信号，能够得到对应的声音信号。本实用新型所述背极板2为掺杂的单晶硅，通过对应的硅片减薄工艺，背极板2的厚度可控，能够满足较强的刚性要求。所述电极7的材料选用方便，不需要考虑抗氢氟酸腐 蚀的问题，去除了材料释放工艺，避免了因材料释放而产生的粘连问题。成品率高，工艺实 现简单，能够满足小尺寸的要求。采用硅_硅键合技术制备的硅麦克风，避免了常规的牺牲 层制备和释放工艺，振膜5与背极板2间距可任意调整，背极板2厚度可控，不存在所谓的 软背极效应，成品率高，芯片尺寸小，适合于批量生产。
权利要求一种电容式微型麦克风，包括基板；其特征是所述基板上部设有凹槽；所述基板与凹槽的表面均淀积有绝缘支撑层，凹槽内设有振膜；基板对应于淀积绝缘支撑层的表面设置固定连接的背极板，所述背极板与振膜间形成电容结构；所述背极板上设置有若干声孔，所述声孔与凹槽相连通；基板对应于设置振膜的下部设有声腔，所述声腔的深度从基板对应于设置背极板的另一表面延伸到振膜。
2.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述振膜为导电多晶硅。
3.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述背极板与基板通过硅硅 键合的方法固定连接。
4.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述振膜与背极板上均淀积 有电极，所述振膜、背极板分别与对应的电极电性连接。
5.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述背极板为掺杂的单晶硅。
6.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述背极板对应于与绝缘支 撑层相接触的端面设置氧化层。
7.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述绝缘支撑层的材料包括 二氧化硅或氮化硅。
8.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述电极的材料包括铝、镉或^^ ο
9.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述声孔的形状为圆形、方形 或椭圆形。
10.根据权利要求1所述的电容式微型麦克风，其特征是所述振膜及对应于所述振膜 下方的绝缘支撑层形成声腔的上端面。
专利摘要本实用新型涉及MEMS技术，尤其是一种电容式微型麦克风。其包括基板；所述基板上部设有凹槽；所述基板与凹槽的表面均淀积有绝缘支撑层，凹槽内设有振膜；基板对应于淀积绝缘支撑层的表面设置固定连接的背极板，所述背极板与振膜间形成电容结构；所述背极板上设置有若干声孔，所述声孔与凹槽相连通；基板对应于设置振膜的下部设有声腔，所述声腔的深度从基板对应于设置背极板的另一表面延伸到振膜。本实用新型结构实现操作简单、能满足小尺寸要求。
文档编号H04R19/04GK201750548SQ20102015374
公开日2011年2月16日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者刘同庆, 沈绍群 申请人:无锡芯感智半导体有限公司