一种mems麦克风结构及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种MEMS麦克风结构，包括具有腔体的衬底；第一介质层，具有与腔体相通的通孔；下电极层，包括相互连接的背电极及第一引出部，背电极位于通孔上方；上电极结构，其包括由上电极层形成的振动膜、与振动膜相连的第二引出部，以及填充有一层绝缘层的环形沟槽；环形沟槽底部支撑于下电极层且位于背电极以外区域；绝缘层从环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸至振动膜下方，使振动膜通过环形沟槽悬空于背电极上方；空气隙，形成于振动膜与背电极之间；以及释放孔，形成于背电极中，与空气隙及通孔连通。本发明能够避免背电极和振动膜在释放工艺中遭受损害或脱落。
【专利说明】一种MEMS麦克风结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子机械系统【技术领域】，特别涉及一种MEMS麦克风结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]麦克风分为动圈式麦克风和电容式麦克风。传统的动圈式麦克风由线圈、振膜和永磁铁组成，它是基于线圈在磁场中的运动产生感应电流的原理；而电容式麦克风的主要结构为两块电容极板，即振动膜(Diaphragm)和背电极(Backplate),它的工作原理是声压引起振动膜的形变，导致电容值发生改变，从而转换为电信号输出。
[0003]MEMS麦克风是迄今最成功的MEMS产品之一。MEMS麦克风是通过与集成电路制造兼容的表面加工或体硅加工工艺制造的麦克风，由于可以利用持续微缩的CMOS工艺技术，MEMS麦克风可以做得很小，使得它可以广泛地应用到手机、笔记本电脑、平板电脑和摄像机等便携设备中。
[0004]MEMS麦克风一般是电容式的,其中背电极(下电极)通过介质层支撑于衬底上，与衬底的腔体相对，振动膜(上电极)则悬空设置在背电极上方，由氧化硅及氮化硅提供支撑。振动膜与背电极之间为空气隙。这种方式存在的一个问题是当进行释放工艺去除振动膜与背电极之间以及背电极与衬底之间的介质层以形成空气隙时，需要对释放工艺时间加以严格控制，若工艺时间过长会将背电极下方的介质层完全去除造成背电极的脱落。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风结构及其制造方法，能够使释放工艺自动停止，不会因工艺时间过长造成背电极或振动膜的损害或脱落。
[0006]为达成上述目的，本发明提供一种MEMS麦克风结构，包括:衬底，其具有腔体；第一介质层，形成于所述衬底上表面，具有与所述腔体相通的通孔；下电极层，至少部分与所述第一介质层的上表面接触，所述下电极层包括相互连接的背电极及第一引出部，所述背电极位于所述通孔的上方；上电极结构，其包括振动膜、与所述振动膜相连的第二引出部以及填充有一层绝缘层的环形沟槽；所述第二引出部被所述环形沟槽隔断为两部分；所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸至所述振动膜下方，使所述振动膜悬空于所述背电极上方；其中所述振动膜、第二引出部由上电极层形成；所述环形沟槽包括连接部，所述上电极层沉积于所述连接部的绝缘层上以使所述第二引出部的两部分相连；所述环形沟槽底部的绝缘层支撑于所述下电极层上且位于所述背电极以外区域；其中，所述背电极为齿轮形状，其包括圆形主体部及从所述圆形主体部向外延伸并在其边缘均匀分布的多个齿部；所述振动膜为圆形，所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的部分的形状与所述多个齿部相对应；空气隙，形成于所述振动膜与所述背电极之间；以及释放孔，形成于所述背电极的圆形主体部中，与所述空气隙及所述通孔连通。
[0007]可选的，所述连接部的弧长小于等于所述环形沟槽周长的十分之一。[0008]可选的，所述上电极层填充于所述环形沟槽中除所述连接部以外部分，且不与所述振动膜相连。
[0009]可选的，所述连接部的绝缘层与上电极层之间填充有一层刻蚀选择比高于所述绝缘层的第三介质层。
[0010]可选的，所述环形沟槽在垂直于所述衬底上表面的方向的截面形状为矩形或倒梯形，其深度与底部开口宽度之比为大于等于5:1。
[0011]本发明还提供了一种上述MEMS麦克风结构的制造方法，包括以下步骤:在衬底上依次形成第一介质层，图形化的下电极层和第二介质层；所述下电极层定义出具有多个释放孔的背电极以及与所述背电极相连的第一引出部；所述背电极为齿轮形状，其包括圆形主体部及从所述圆形主体部向外延伸并在其边缘均匀分布的多个齿部；在所述背电极以外区域光刻刻蚀所述第二介质层以形成底部延伸至所述下电极层的环形沟槽，所述环形沟槽具有连接部；在上述结构上方沉积一层绝缘材料并图形化以去除所述背电极上方的部分所述绝缘材料，以形成填充于所述环形沟槽内且从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的绝缘层；其中所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的部分的形状与所述多个齿部相对应；在上述结构上沉积上电极层并图形化，以形成圆形的振动膜及与所述振动膜相连的第二引出部，其中所述振动膜位于所述环形沟槽内侧壁以内且底部边缘覆盖至少部分所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的部分，所述第二引出部被所述环形沟槽分隔为两部分，所述上电极层覆盖于所述环形沟槽的连接部的绝缘层上以使所述第二引出部的两部分相连；形成上电极电连接以及下电极电连接；形成贯穿所述衬底的腔体，所述腔体顶部位于所述背电极以内区域的下方；以及通过所述释放孔进行释放工艺，去除所述腔体上方的所述第一介质层和第二介质层，使所述背电极与所述振动膜之间形成空气隙。
[0012]可选的，所述连接部的弧长小于等于所述环形沟槽周长的十分之一。
[0013]可选的，所述上电极层在所述环形沟槽中淀积为一层，且位于所述连接部以外的所述上电极层不与所述振动膜相连。
[0014]可选的，在形成填充于所述环形沟槽内且从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的绝缘层的步骤后，在上述结构上方沉积一层刻蚀选择比高于所述绝缘层的第三介质层并去除所述环形沟槽的连接部以外的所述第三介质层。
[0015]可选的，所述环形沟槽在垂直于所述衬底上表面的方向的截面形状为矩形或倒梯形，其深度与底部开口宽度之比为大于等于5:1。
[0016]本发明的优点在于通过填充有绝缘层的环形沟槽使形成空气隙的释放工艺自动停止于环形沟槽内侧壁，从而避免因释放工艺时间过长导致背电极脱落的缺陷；而通过仅在环形沟槽的连接部连接振动膜与背板，可减小MEMS麦克风振动膜以外区域上下电极之间的电容。此外，通过绝缘层能够隔离上电极/下电极与硅片之间的应力关联；同时通过绝缘层齿状的部分连接振动膜可以进一步提高MEMS麦克风的灵敏度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明一实施例的MEMS麦克风结构的剖视图；
[0018]图2a和图2b为图1所示的MEMS麦克风结构的上电极结构及背电极的俯视图；[0019]图3为本发明另一实施例的MEMS麦克风结构环形沟槽的连接部的示意图；
[0020]图4a和图4b分别为本发明另一实施例的MEMS麦克风结构环形沟槽的局部剖示图；
[0021]图5至图12为本发明MEMS麦克风结构制造方法的剖视图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
[0023]首先，对本发明一实施例的MEMS麦克风结构进行说明。如图1所示，MEMS麦克风结构包括半导体衬底101，第一介质层102，下电极层103以及上电极结构。其中，衬底中形成有腔体110，其形状可为圆柱形或圆锥形。第一介质层102形成于半导体衬底101上表面，其具有与腔体110连通的通孔。下电极层103包括相互连接的背电极103a及第一引出部103b，上电极结构包括振动膜106a、填充有一层绝缘层104的封闭的环形沟槽105及与振动膜106a相连的第二引出部106b。
[0024]请参考图1，背电极103a通过第一引出部103b引出。其中背电极103a位于通孔上方，第一引出部103b与第一介质层102的上表面接触。如图2b所不，背电极103a为齿轮形状，其具有圆形主体部以及从圆形主体部向外延伸并在其边缘均匀分布的多个齿部；第一引出部103b则可为矩形。此外，背电极的圆形主体部中具有用于进行释放工艺形成空气隙的多个释放孔(图2b中未示)。下电极层的材料例如为导电材料，如Al、W、Cu等金属，或者掺杂的多晶硅或非晶硅。第一介质层102材料例如为热氧生长的氧化硅、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积的无掺杂氧化硅(USG)、掺磷的氧化硅(PSG)或掺有硼磷的氧化硅(BPSG)。
[0025]振动膜106a通过第二引出部106b引出，振动膜106a和第二引出部106b均由上电极层106形成。如图2a所示，振动膜104a为圆形，通常也分布有少量气孔(图中未示)，用于与外界进行气体交换。环形沟槽105的底部的绝缘层104支撑于下电极层103上，环形沟槽105内径大于背电极103a的直径，因此环形沟槽105是位于背电极103a以外区域。第二引出部106b被环形沟槽分隔为两部分。环形沟槽105包括连接部105a，上电极层106填充于该连接部用以连接第二引出部106b的两部分，从而可将振动膜106a引出。环形沟槽105的绝缘层104从环形沟槽105内侧壁上端水平向内延伸至振动膜106a的下方，使得振动膜106a能够通过环形沟槽105悬空于背电极103a上方，如图所示，绝缘层104从环形沟槽105内侧壁上端水平向内延伸的部分的形状与背电极齿部的形状相对应。如此，可使振动膜106a与背电极103a之间形成空气隙111，空气隙111与背电极103a的释放孔以及第一介质层102的通孔相通。通过以绝缘层与背电极齿部的形状相对应的部分来连接到振动膜106a，当振动膜发生振动时，圆形振动膜将平移地振动，而不会整体呈碗状地震动。
[0026]较佳的，为了防止振动膜在潮湿环境中(如湿法释放时)与背电极粘附，在振动膜106a朝向背电极103a的一侧还具有多个凸起结构,这些凸起结构被绝缘介质材料所包覆，深度例如为0.3微米至I微米。其中，环形沟槽105的绝缘层104的材料可为氮化硅或其他绝缘材料,包覆凸起结构的绝缘介质材料可与绝缘层104材料相同。上电极层106的材料可为导电材料如Al、W、Cu等金属，或者掺杂的多晶硅薄膜或非晶硅薄膜。
[0027]请继续参考图1，在本实施例中，上电极层106在环形沟槽105的绝缘层104上填充为一层，但除了连接部105a以外部分均不与振动膜106a相连，由此可防止振动膜106a连接至环形沟槽中而与背电极103a以外的下电极层间形成电容。较佳的，连接部105a的弧长占整个环形沟槽105周长的比例应该控制在小于等于10%。填充在环形沟槽105中未与振动膜106a相连的上电极层可进一步加强环形沟槽的支撑作用。
[0028]此外，由于在环形沟槽105的连接部处，上电极结构和下电极层之间仅隔了一层绝缘层，容易产生交叠电容，为了尽可能地减少连接部中的上电极层与下电极层间的电容，较佳的，可在环形沟槽连接部的上电极层和绝缘层之间填充另一相较于绝缘层具有高刻蚀选择比的第三介质层，如图3所示。该第三介质层可为无掺杂氧化硅(USG)、掺磷的氧化硅(PSG)或掺有硼磷的氧化硅(BPSG)。当然，在其他实施例中也可以通过将环形沟槽设为深沟槽来改善环形沟槽连接部上下电极产生交叠电容的问题。请参考图4a，环形沟槽在垂直于衬底上表面方向的截面形状为矩形，矩形的宽度要远远小于长度，较佳的其截面矩形的长宽比为大于等于5:1，由此当绝缘层填入环形沟槽时会发生封口现象，使得沉积在绝缘层上的上电极层在环形沟槽内并没有填充，如此可降低交叠电容。请再参考图4b，由于封口现象可能会在环形沟槽中产生空洞，为避免空洞的产生，可将环形沟槽截面形状设为倒梯形，其底部宽度远远小于沟槽深度，较佳的，沟槽深度与底部宽度之比为大于等于5:1，由此当后续沉积绝缘层时，绝缘层也可以将环形沟槽内较快填满，以增大连接部105a处上下电极之间的距离，起到类似效果。
[0029]当上电极层和下电极层均为金属材料时，可直接在第一引出部103b和第二引出部106b形成电连接。其中，对于第一引出部103b来说，可在环形沟槽105外侧壁以外区域形成底部延伸至第一引出部103b的接触孔，从而暴露第一引出部103b。若上电极层和下电极层为掺杂的多晶硅或非晶硅，则如图1所示，可在接触孔底部形成金属下电极衬垫108，在第二引出部106b上形成金属上电极衬垫109，从而形成电连接。
[0030]综上所述，本发明利用环形沟槽，采用释放工艺形成空气隙时该释放工艺可自动停止于环形沟槽内部，工艺时间较长也不会造成背电极脱落；此外通过沉积在环形沟槽上的绝缘层将振动膜与背电极隔离，上下电极不会发生短接，更可隔离上电极/下电极与硅片之间的应力关联，另外利用绝缘层与振动膜相连使得振动膜平移震动，也可提高MEMS麦克风的灵敏度。
[0031]下面将结合具体的实施例对本发明的MEMS麦克风结构的制造方法进行详细的说明。为了更好地说明本发明的技术方案，请参考图5至图13为本发明MEMS麦克风结构制造方法剖视图。
[0032]首先，请参考图5，在半导体衬底101上依次形成第一介质层102，图形化的下电极层和第二介质层102’。具体来说，首先沉积第一介质层102。衬底101的材质可以是硅、锗或锗硅。第一介质层102可以为热氧生长的氧化硅、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积的无掺杂氧化硅(USG)、掺磷的氧化硅(PSG)或掺有硼磷的氧化硅(BPSG)。接着在第一介质层102上沉积下电极层103并图形化以形成相连的背电极103a及第一引出部103b。背电极103a为齿轮形状，其具有圆形主体部以及从圆形主体部向外延伸并在其边缘均匀分布的多个齿部，第一引出部103b可为矩形。背电极103a中形成有多个用于后续释放工艺的释放孔。下电极层材料可以是Al、W、Cu等金属的导电材料，或者掺杂的多晶硅或非晶硅材料。之后，在图形化的下电极层103和第一介质层102上沉积第二介质层102’。第二介质层102’作为MEMS麦克风结构振动膜和背电极之间的牺牲层材料，其厚度可定义为最终产品振动膜和背电极之间空气隙的高度。第二介质层102’同样可以为热氧生长的氧化硅、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积的无掺杂氧化硅(USG)、掺磷的氧化硅(PSG)或掺有硼磷的氧化硅(BPSG)。
[0033]然后，请参考图6，在下电极层以外区域的介质层102’中刻蚀出封闭的环形沟槽105。环形沟槽105内侧壁所包围的区域用作MEMS麦克风结构的振动膜区域，而环形沟槽外侧壁以外的区域则用于形成MEMS麦克风结构振动膜引出区域。其中，环形沟槽105的底部延伸至下电极层103。较佳的，如图6所示，也可在振动膜区域内的第二介质层102’上刻蚀出深度为0.3um?Ium (不超过第二介质层102’的厚度)的均匀分布的方孔或圆孔，随后可在方孔或圆孔中填充氮化硅或其他绝缘介质材料，以防止其后沉积的上电极层在潮湿环境中(如湿法释放时)上电极振动膜与背电极粘连在一起。
[0034]请继续参考图7，在前述形成的结构上沉积一层绝缘材料并图形化，去除背电极103a上方的部分绝缘材料，从而形成填充在环形沟槽105内且从环形沟槽105内侧壁上端水平向内延伸的绝缘层104。其中，绝缘层从环形沟槽105内侧壁上端水平向内延伸的部分与背电极的齿部相对应，同样为齿状。可选的，如图7所示，绝缘层104同时填充在第二介质层102’上刻蚀出的方孔或圆孔中，以防止其后沉积的上电极层在潮湿环境中(如湿法释放时)振动膜与背电极粘连在一起。
[0035]接着，请参考图8，在前述形成的结构上沉积上电极层106。上电极层106的材料可以是Al、W、Cu等金属，或者掺杂的多晶硅或非晶硅材料。
[0036]之后如图9所示，图形化上电极层106，以形成振动膜106a及第二引出部106b，其中振动膜106a是位于环形沟槽105内侧壁以内区域，形状可为圆形，其底部边缘覆盖至少部分的绝缘层104从环形沟槽105内侧壁上端水平向内延伸的部分。由于该部分的绝缘层104与背电极的齿部相对应，同样呈齿状，通过齿状的该部分绝缘层来连接到振动膜106a，当振动膜发生振动时将平移地振动，而不会整体呈碗状地震动。第二引出部106b与振动膜106a相连，其被环形沟槽分隔为两部分。环形沟槽105具有用于连接第二引出部106b被分隔两部分的连接部105a，填充于该连接部的上电极层使第二引出部106b的两部分相连，由此可将振动膜106a引出至环形沟槽外侧壁以外的引出区。较佳的，位于该连接部以外的环形沟槽中的上电极层105不与振动膜105a相连，由此可防止振动膜105a连接至环形沟槽中而与背电极103a以外的下电极层间形成电容，同时这些未与振动膜106a相连的上电极层可进一步加强环形沟槽的支撑作用。较佳的连接部的弧长占整个环形沟槽周长的比例应该控制在小于等于10%。此外，为了尽可能地减少连接部105a中的上电极层与下电极层间的电容，在本发明的一较佳实施例中，可在图形化绝缘层104之后、沉积上电极层106之前，先沉积另一相较于绝缘层104具有高刻蚀选择比的第三介质层后，再去除除了环形沟槽连接部105a以外部分的第三介质层，该第三介质层可为无掺杂氧化硅(USG)、掺磷的氧化硅(PSG)或掺有硼磷的氧化硅(BPSG)。由于第三介质层仅填充在沟槽连接部105a中的上下电极层之间，增加了上下电极层之间的距离，可改善上电极层与下电极层间交叠电容的问题。当然，在本发明的其他较佳实施例中，也可通过对环形沟槽深宽比的控制来改善连接部中上下电极之间交叠电容的问题。具体来说，在刻蚀环形沟槽105时，其垂直于衬底上表面方向的截面形状刻蚀为矩形，且矩形的宽度要远远小于长度，较佳的其截面矩形的长宽比为大于等于5:1，由此当后续沉积绝缘层104时环形沟槽105内会发生封口现象，那么之后沉积在绝缘层104上的上电极层106就无法填充在环形沟槽内，上下电极层之间的距离得以增加，如此可降低交叠电容。进一步的，考虑到封口现象可能会在环形沟槽中产生空洞，为避免空洞的产生，还可将环形沟槽截面形状刻蚀为倒梯形，其底部宽度远远小于沟槽深度，较佳的，沟槽深度与底部宽度之比为大于等于5:1，由此当后续沉积绝缘层104时，绝缘层104也可在环形沟槽105内较快填满，以增大连接部105a中上下电极之间的距离，起到类似效果。
[0037]接着，请参考图10，在环形沟槽外侧壁以外区域形成延伸至下电极层的接触孔107,从而暴露出第一引出部103b。在本实施例中，上下电极层均为多晶娃或非晶娃材料，则之后在第一引出部103b和第二引出部105b上分别形成下电极金属衬垫108和上电极金属衬垫109，用以电连接，如图11所示。当然，在其他实施例中，上下电极层均可采用金属材料，则第一引出部103b和第二引出部105b就可直接作为衬垫，无需额外使用金属膜或金属连线引出，可降低工艺复杂度。
[0038]再请参考图12，对衬底101的背面进行图形化，以形成贯穿衬底的腔体110。具体来说，首先在上述结构上方涂覆一层易于去除的保护材料，将已完成的结构的正面保护起来，之后在衬底101的背面对应背电极的区域刻蚀出腔体110，之后去除保护材料。其中刻蚀腔体的步骤包括将衬底背面朝上；在背面涂覆光刻胶并进行曝光和显影；使用深硅刻蚀设备进行刻蚀，使得衬底暴露位置的硅完全被去除；去除光刻胶等。腔体110为圆柱形或圆锥形的空腔，其顶部应位于背电极103a区域内侧的下方。保护材料可以是光刻胶或蓝膜(blue tape)等。
[0039]最后，通过释放孔以湿法腐蚀工艺或气相腐蚀工艺等释放工艺进行释放，将腔体上方的第一介质层102和第二介质层102’去除。用于释放的湿法腐蚀药液例如为HF溶液或氟化氢HF与氟化铵NH4F的混合溶液Β0Ε。如此一来，振动膜106a与背电极103a之间形成空气隙111，从而最终形成如图1所示的MEMS麦克风结构。
[0040]由此，通过填充有绝缘层104的环形沟槽105，采用释放工艺形成空气隙时该释放工艺可自动停止于环形沟槽内侧壁，即使工艺时间过长，上下电极也能够稳固支撑且不会发生短接。
[0041]综上所述，与现有技术相比，本发明所提供的MEMS麦克风结构不仅制造工艺简单，且能够有效保护上电极主体部和背电极在释放工艺中不受损害或脱落，此外通过填充于沟槽的绝缘层可隔离上电极/下电极与硅片之间的应力关联，绝缘层与振动膜相连更可提高MEMS麦克风的灵敏度。
[0042]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
【权利要求】
1.一种MEMS麦克风结构，其特征在于，包括: 衬底，其具有腔体； 第一介质层，形成于所述衬底上表面，具有与所述腔体相通的通孔； 下电极层，至少部分与所述第一介质层的上表面接触，所述下电极层包括相互连接的背电极及第一引出部，所述背电极位于所述通孔的上方； 上电极结构，其包括振动膜、与所述振动膜相连的第二引出部以及填充有一层绝缘层的环形沟槽；所述第二引出部被所述环形沟槽隔断为两部分；所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸至所述振动膜下方，使所述振动膜悬空于所述背电极上方；其中所述振动膜、第二引出部由上电极层形成；所述环形沟槽包括连接部，所述上电极层沉积于所述连接部的绝缘层上以使所述第二引出部的两部分相连；所述环形沟槽底部的绝缘层支撑于所述下电极层上且位于所述背电极以外区域；其中，所述背电极为齿轮形状，其包括圆形主体部及从所述圆形主体部向外延伸并在其边缘均匀分布的多个齿部；所述振动膜为圆形，所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的部分的形状与所述多个齿部相对应； 空气隙，形成于所述振动膜与所述背电极之间；以及 释放孔，形成于所述背电极的圆形主体部中，与所述空气隙及所述通孔连通。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于，所述连接部的弧长小于等于所述环形沟槽周长的十分之 一。
3.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于，所述上电极层填充于所述环形沟槽中除所述连接部以外部分，且不与所述振动膜相连。
4.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于，所述连接部的绝缘层与上电极层之间填充有一层刻蚀选择比高于所述绝缘层的第三介质层。
5.如权利要求1所述的MEMS麦克风结构，其特征在于，所述环形沟槽在垂直于所述衬底上表面的方向的截面形状为矩形或倒梯形，其深度与底部开口宽度之比为大于等于5:1。
6.一种MEMS麦克风结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 在衬底上依次形成第一介质层，图形化的下电极层和第二介质层；所述下电极层定义出具有多个释放孔的背电极以及与所述背电极相连的第一引出部；所述背电极为齿轮形状，其包括圆形主体部及从所述圆形主体部向外延伸并在其边缘均匀分布的多个齿部； 在所述背电极以外区域光刻刻蚀所述第二介质层以形成底部延伸至所述下电极层的环形沟槽，所述环形沟槽具有连接部； 在上述结构上方沉积一层绝缘材料并图形化以去除所述背电极上方的部分所述绝缘材料，以形成填充于所述环形沟槽内且从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的绝缘层；其中所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的部分的形状与所述多个齿部相对应； 在上述结构上沉积上电极层并图形化，以形成圆形的振动膜及与所述振动膜相连的第二引出部，其中所述振动膜位于所述环形沟槽内侧壁以内且底部边缘覆盖至少部分所述绝缘层从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的部分，所述第二引出部被所述环形沟槽分隔为两部分，所述上电极层覆盖于所述环形沟槽的连接部的绝缘层上以使所述第二引出部的两部分相连；形成上电极电连接以及下电极电连接； 形成贯穿所述衬底的腔体，所述腔体顶部位于所述背电极以内区域的下方；以及 通过所述释放孔进行释放工艺，去除所述腔体上方的所述第一介质层和第二介质层，使所述背电极与所述振动膜之间形成空气隙。
7.如权利要求6所述的MEMS麦克风结构的制造方法，其特征在于，所述连接部的弧长小于等于所述环形沟槽周长的十分之一。
8.如权利要求6所述的MEMS麦克风结构的制造方法，其特征在于，所述上电极层在所述环形沟槽中淀积为一层，且位于所述连接部以外的所述上电极层不与所述振动膜相连。
9.如权利要求6所述的MEMS麦克风结构的制造方法，其特征在于，在形成填充于所述环形沟槽内且从所述环形沟槽内侧壁上端水平向内延伸的绝缘层的步骤后，在上述结构上方沉积一层刻蚀选择比高于所述绝缘层的第三介质层并去除所述环形沟槽的连接部以外的所述第三介质层。
10.如权利要求6所述的MEMS麦克风结构的制造方法，其特征在于，所述环形沟槽在垂直于所述衬底上表面的方向的截面形状为矩形或倒梯形，其深度与底部开口宽度之比为大于等于5:1。
【文档编号】H04R19/04GK103596110SQ201310631581
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】康晓旭, 袁超, 左青云 申请人:上海集成电路研发中心有限公司