Mems麦克风及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子机械系统工艺，特别涉及一种MEMS麦克风及其形成方法。
【背景技术】
[0002]采用微电子机械系统工艺的MEMS麦克风由于其小型化和轻薄化的特点，成为取代使用有机膜的驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone,ECM)的最佳候选者之一O
[0003]MEMS麦克风是通过微电子机械系统工艺在半导体上蚀刻压力感测膜片而制成的微型麦克风，普遍应用在手机、耳机、笔记本电脑、摄像机和汽车上。
[0004]现有的MEMS麦克风在使用过程中易出现作为可动电极的敏感薄膜在振动过程中由于静电吸附粘在其它部件上，这造成静电荷在敏感薄膜内传导引起噪声。
[0005]有鉴于此，本发明提供一种新的MEMS麦克风及其形成方法以解决上述技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是降低MEMS麦克风的噪声。
[0007]为解决上述问题，本发明的一方面提供一种MEMS麦克风,包括:
[0008]空腔；
[0009]形成在所述空腔内的固定电极与可动敏感薄膜；
[0010]其中，所述可动敏感薄膜为一端固定，另一端悬空的单臂梁，所述单臂梁的自由端靠近端头区域具有被绝缘层覆盖的第一凸起，以隔绝所述空腔内壁的静电荷传输至所述单臂梁。
[0011]可选地，所述单臂梁的自由端端头与第一凸起之间的区域也覆盖有绝缘层。
[0012]可选地，所述空腔包括前腔与后腔，所述空腔的顶壁、部分侧壁以及所述单臂梁围合成所述前腔，半导体衬底、部分空腔侧壁以及所述单臂梁围合成所述后腔，所述空腔的顶壁形成有若干声音传输通道开孔，所述固定电极位于所述空腔的顶壁，所述衬底上形成有声音传输通道开口，所述单臂梁上的第一凸起与所述衬底的表面相对。
[0013]可选地，所述衬底上还具有第二凸起，所述第二凸起与所述单臂梁的自由端的端头相对。
[0014]可选地，还包括将衬底接地的导电结构。
[0015]可选地，所述导电结构为导电插塞，所述导电插塞为所述空腔侧壁。
[0016]可选地，所述可动敏感薄膜与固定电极的电信号通过空腔顶部的电连接结构引出。
[0017]本发明的另一方面还提供一种MEMS麦克风的形成方法,包括:
[0018]提供半导体衬底，所述半导体衬底正面具有第一牺牲材料层，所述第一牺牲材料层表面具有第一凹槽；
[0019]在所述第一凹槽的底壁及侧壁形成绝缘层；
[0020]在所述绝缘层及部分区域的第一牺牲材料层上形成第一导电材料层，所述第一导电材料层用于形成可动敏感薄膜，所述可动敏感薄膜在对应第一凹槽处形成第一凸起；
[0021]在所述第一牺牲材料层以及第一导电材料层上形成第二牺牲材料层，所述第二牺牲层至少在预定形成声音传输通道开孔的区域具有若干第二凹槽；
[0022]在所述第二牺牲材料层上以及第二凹槽内形成第三牺牲材料层，所述第三牺牲材料层表面具有对应所述第二凹槽的第三凹槽；
[0023]刻蚀所述第二牺牲材料层与第三牺牲材料层形成暴露所述第一导电材料层一端的第一通孔；
[0024]在所述第三凹槽外的第三牺牲材料层上形成第二导电材料层，在预定形成声音传输通道开孔的区域去除所述第二导电材料层，所述第二导电材料层用于形成固定电极；
[0025]在所述第二导电材料层上、第三凹槽以及第一通孔内形成钝化层，图形化所述钝化层分别形成暴露可动敏感薄膜的第二通孔、暴露固定电极的第三通孔以及若干声音传输通道开孔；
[0026]至少在所述第二通孔与第三通孔底部、侧壁及通孔外的钝化层上形成第三导电材料层，以分别形成引出可动敏感薄膜和固定电极电信号的接触电极；
[0027]从所述衬底的背面形成贯穿所述衬底的开口，以形成声音传输通道开口，所述声音传输通道开口与所述若干声音传输通道开孔相对；
[0028]经声音传输通道开孔至少腐蚀第三牺牲材料层、第二牺牲材料层，以及第一牺牲材料层，以形成空腔释放可动敏感薄膜，所述可动敏感薄膜为单臂梁，所述单臂梁的自由端靠近端头区域具有被绝缘层覆盖的第一凸起，以隔绝所述空腔内壁的静电荷传输至所述单臂梁。
[0029]可选地，在所述第一凹槽的底壁及侧壁形成绝缘层时，还在所述第一凹槽开口处的第一牺牲材料层上形成绝缘层。
[0030]可选地，所提供的半导体衬底正面还形成有包括第一部分的第一材料层，所述第一部分形成第二凸起，所述第二凸起与所述单臂梁的自由端的端头相对。
[0031]可选地，所提供的半导体衬底正面还形成有包括第二部分的第一材料层，所述第二部分对应所述衬底的预定形成声音传输通道开口。
[0032]可选地，所述第二牺牲层还在预定形成暴露衬底的通孔区域具有第二凹槽，刻蚀形成所述第一通孔同时，还刻蚀所述第三牺牲材料层与所述第一牺牲材料层，形成暴露所述衬底的第四通孔，在形成所述第二导电材料层同时，所述第四通孔底壁、侧壁及通孔外的第三牺牲层上形成第二导电层。
[0033]可选地，刻蚀形成所述第一通孔后，还在所述第一通孔底壁、侧壁及第三牺牲层上形成黏附材料层，所述黏附材料层用于黏附所述第三牺牲材料层与后续形成在其上的第二导电材料层。
[0034]可选地，刻蚀形成所述第一通孔以及第四通孔后，还在所述第一通孔与第四通孔的底壁、侧壁及第三牺牲层上形成黏附材料层，并去除所述第四通孔底壁的所述黏附材料层，所述黏附材料层用于黏附所述第三牺牲材料层与后续形成在其上的第二导电材料层。
[0035]可选地，所述第一材料层材质为多晶硅。
[0036]可选地，经声音传输通道开口腐蚀所述第一材料层的第二部分。
[0037]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:1)本发明在作为可动敏感薄膜的单臂梁靠近自由端区域上设置第一凸起，以减小该单臂梁与空腔内其它部件接触的几率，此外，上述第一凸起上还覆盖有绝缘层，使得即使该第一凸起与其它部件由于静电吸附接触后，静电荷不会通过可动敏感薄膜释放，因而避免了 MEMS麦克风中噪声的产生。
[0038]2)可选方案中，单臂梁的自由端端头与第一凸起之间的区域也覆盖有绝缘层，上述方案可以防止单臂梁的自由端端头先于第一凸起接触空腔内其它部件时产生的噪声。
[0039]3)可选方案中，2)可选方案中的空腔包括前腔与后腔，半导体衬底、部分空腔侧壁以及所述单臂梁围合成所述后腔，所述单臂梁上的第一凸起与所述衬底的表面相对，上述方案可以防止MEMS麦克风使用过程中，衬底表面的静电荷通过单臂梁可动敏感薄膜释放所引起的噪声。
[0040]4)可选方案中，3)可选方案中的衬底上还具有第二凸起，该第二凸起与所述单臂梁的自由端的端头相对，上述方案可以在单臂梁的自由端端头先于第一凸起与衬底接触时，接触的是衬底表面的第二凸起，通过减小接触面积，避免衬底大面积表面大量静电荷释放至单臂梁。
[0041]5)可选方案中，3)可选方案中的衬底上还具有将衬底接地的导电结构，提供衬底表面静电荷的释放途径。
[0042]6)可选方案中，5)可选方案中的导电结构为导电插塞,该导电插塞为所述空腔侧壁，上述方案使得MEMS麦克风结构紧凑。
[0043]7)可选方案中，可动敏感薄膜与固定电极的电信号通过空腔顶部的电连接结构引出，上述方案提供了一种将可动敏感薄膜与固定电极的电信号引出的途径。
【附图说明】
[0044]图1是本发明一个实施例提供的MEMS麦克风的结构不意图；
[0045]图2至图11是图1中结构制作过程中的中间结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]如【背景技术】中所述，现有的MEMS麦克风在使用过程中有噪声。针对上述技术问题，本发明在作为可动敏感薄膜的单臂梁靠近自由端区域上设置第一凸起，以减小该单臂梁与空腔内其它部件接触的几率，此外，上述第一凸起上还覆盖绝缘层，使得即使该第一凸起与其它部件由于静电吸附接触后，静电荷不会通过可动敏感薄膜释放，因而避免了 MEMS麦克风中噪声的产生为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的