一种具有褶皱型振动膜的mems麦克风及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风及其制造方法，通过利用具有凹凸表面形貌的介质牺牲层，在其上形成具有对应凹凸褶皱结构的振动膜，使振动膜的内应力得以释放、刚度得以降低，从而提高了麦克风的灵敏度；所述振动膜设有抗粘连凸起结构，可防止振动膜在潮湿环境中与背板粘连在一起；并且，利用背板层次的对准标记进行形成背腔时的对准，无需使用双面对准光刻机，使得制造过程与CMOS工艺更加兼容，确保了麦克风结构的精度，从而实现以简单且一致性高的工艺及较低的成本制造具有高灵敏度的MEMS麦克风。
【专利说明】一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路微电子机械系统(MEMS)【技术领域】，更具体地，涉及一种具有褶皱型振动膜的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)和背板(Backplate)，由中间的空气隙相绝缘隔离。它的工作原理是声压引起振动膜的形变，从而使得振动膜和背板这二个极板之间的距离产生变化，导致电容值发生改变，从而转换为电信号输出，实现声信号到电信号的转换。
[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]麦克风的灵敏度与振动膜的应力和刚度成反比，应力越小、刚度越低，则灵敏度越高。现有的振动膜通常是平坦的平面结构，因而具有相对较大的刚度，其在较低的声压作用下，机械振动范围较小，难以捕捉低压声源，且容易受到噪声源的干扰；此外，现有的平面型振动膜在制作形成过程中，在沿其平面方向的不同区域间会存在内应力的不同梯度差异，且各生产批次的麦克风振动膜的内应力也会存在明显差异，进而影响到整个器件的性能和工艺的一致性；而且，如果振动膜的应力释放不足，还会造成本底噪声过大的问题。故而，现有的平面型振动膜由于存在刚度及应力较大的缺陷，对麦克风的灵敏度产生了不利影响，并由此阻碍了麦克风性能的提高。
[0005]因此，业界正期望获得一种新的MEMS麦克风结构，以克服平面型振动膜存在的应力及刚度较大的缺陷，提高麦克风的灵敏度，并能以简单且一致性高的工艺及较小的成本来实现。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风及其制造方法，通过使作为麦克风电容上极板的振动膜具有向上凸起和向下凹陷的重复褶皱结构，以释放振动膜的应力、降低振动膜的刚度，从而提高了麦克风的灵敏度，并能以简单且一致性高的工艺来实现。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案之一如下:
[0008]一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风，包括:
[0009]半导体衬底，所述衬底中部形成有上下贯通的背腔；
[0010]第一介质层，形成于所述衬底上，中部背腔对应位置具有与所述背腔相通的空心区域，且边缘超过背腔边界；
[0011]背板，形成于所述第一介质层上，作为所述麦克风的电容下极板，其中部悬空设于所述背腔及所述第一介质层空心区域之上，并均匀设有贯通的多个第一释放孔；
[0012]第二介质层，形成于所述第一介质层及背板上，中部背腔对应位置具有可通过第一释放孔与背腔相连的空心区域；
[0013]振动膜，形成于所述第二介质层上，作为所述麦克风的电容上极板，其中部悬空设于所述第二介质层空心区域之上，所述振动膜具有向上凸起和向下凹陷的重复褶皱结构，其中，所述褶皱结构的每个凹陷部与所述第一释放孔的位置上下一一对应；
[0014]前腔，由所述背板、第二介质层及振动膜所围成的内部空腔形成，作为隔离所述麦克风上下极板的空气隙；
[0015]第三介质层，形成于所述振动膜上，并将所述振动膜的中部悬空部暴露；
[0016]二个电连接部，自所述第三介质层向下分别与所述背板或振动膜相连；
[0017]保护层，形成于所述第三介质层及电连接部上，并在所述电连接部的上方设有引线窗口。
[0018]优选地，所述背腔为圆柱形或四棱柱形空腔，其直径或边长为200微米?I毫米、深度为100微米?400微米；所述背板中部悬空部的平面投影为圆形或方形，其直径或边长为200微米?2毫米、厚度为I微米?20微米；所述第一释放孔为圆孔或方孔，其直径或边长为5微米?40微米，间距为I微米?20微米；所述振动膜中部悬空部的平面投影为圆形或方形，其直径或边长为200微米?2毫米、厚度为4000埃?5微米。
[0019]优选地，所述振动膜的中部悬空部近外侧设有4?10个第二释放孔，所述第二释放孔为圆形或方形，其直径或边长为I微米?10微米，并分设于所述褶皱结构的凸起部；所述褶皱结构的每个凹陷部为与所述第一释放孔的位置上下一一对应的圆形或方形凹陷；所述振动膜的中部悬空部近内侧的所述褶皱结构的凸起部下方分设有若干抗粘连凸起结构，所述抗粘连凸起结构上端连接所述振动膜，下端与所述背板保持一定距离，并低于所述褶皱结构的凹陷部。
[0020]优选地，所述裙皱结构的高度为4000埃?5微米。
[0021]优选地，所述振动膜和背板为金属、掺杂的多晶硅或非晶硅导电薄膜材料的其一或其二。
[0022]优选地，所述振动膜或背板为Al薄膜、W薄膜或Cu薄膜，厚度为2000埃?5微米。
[0023]本发明的技术方案之二如下:
[0024]一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的制造方法，用于形成权利要求1所述的具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风，包括:
[0025]在半导体衬底上形成第一介质层；
[0026]在所述第一介质层上沉积作为所述麦克风电容下极板的背板材料；
[0027]对所述背板进行图形化，形成多个均匀排布的第一释放孔，并在所述第一释放孔位置向所述衬底中形成深槽；
[0028]填充第二介质层并图形化，在对应所述深槽位置的所述第二介质层表面形成凹陷；
[0029]沉积作为所述麦克风电容上极板的振动膜材料并图形化，形成与所述第二介质层对应的向上凸起和向下凹陷的重复褶皱结构；
[0030]沉积第三介质层并进行图形化，形成自所述第三介质层向下分别与所述背板或振动膜相连的二个电连接接触孔；
[0031]向所述电连接接触孔沉积金属层并图形化，形成电连接部；
[0032]沉积保护层并图形化，形成电连接部引线窗口 ；
[0033]在所述振动膜近外侧的所述褶皱结构的凸起部刻蚀形成第二释放孔；
[0034]自所述衬底底面进行背面研磨，露出衬底中填充的所述第二介质层；
[0035]自所述衬底底面进行背面深硅刻蚀至所述第一介质层，将所述深槽周围的衬底材料去除，形成背腔主体；
[0036]进行释放工艺，去除与所述背腔轮廓对应的所述第一、第二介质层部分，形成所述MEMS麦克风结构。
[0037]优选地，在所述背板图形化并形成深槽时，通过光刻刻蚀的方法形成背板图形，并在带胶状态下继续刻蚀背板下方的第一介质层和衬底，从而在衬底中形成所述深槽，所述深槽的深度为200?600微米。
[0038]优选地，在填充所述第二介质层时，采用保形的CVD工艺沉积一层介质材料，使得所述深槽被完全填充，且在对应所述深槽位置的所述第二介质层表面形成凹陷；所述第二介质层的厚度为I微米?5微米，所述凹陷的深度为4000埃?5微米；并且，在所述凹陷之间位置刻蚀形成若干均匀分布的盲孔，所述盲孔的下端与所述背板保持一定距离，并低于所述凹陷的底部，以在后续的振动膜沉积过程中形成与所述背板之间的抗粘连凸起结构。
[0039]优选地，对所述背板进行图形化时，在所述背板外侧同时形成一对准标记，并在所述对准标记位置向所述衬底中形成不小于所述深槽深度的沟槽；在进行背面深硅刻蚀时，将所述衬底的底面翻转过来，利用所述对准标记沟槽的背面进行对准，从而完成形成背腔主体的光刻和刻蚀。
[0040]从上述技术方案可以看出，本发明通过利用具有凹凸表面形貌的第二介质牺牲层，在其上形成具有对应凹凸褶皱结构的振动膜，使振动膜的内应力得以释放、刚度得以降低，从而提高了麦克风的灵敏度；设置抗粘连凸起结构，可防止振动膜在潮湿环境中(例如进行释放工艺时)与背板粘连在一起；利用背板层次的对准标记进行形成背腔时的对准，确保了麦克风结构的精度，实现以简单且一致性高的工艺及较低的成本来制造具有高灵敏度的MEMS麦克风。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是本发明一实施例的一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的结构示意图；
[0042]图2?图14是本发明一实施例的一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的制造方法中对应形成的器件结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0044]需要说明的是，本发明并不局限于以下具体实施例，本领域普通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。同时，在下述的【具体实施方式】中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
[0045]在以下本发明的【具体实施方式】中，请参阅图1，图1是本发明一实施例的一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的结构示意图。如图1所示，本发明的具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风具有多层结构，自下而上包括:设于半导体衬底101中的背腔101b、第一介质层102、背板103、第二介质层105、前腔110、振动膜106、第三介质层107、二个电连接部108、保护层109。
[0046]以下请继续参阅图1。所述背腔1lb设于衬底101中部位置，并自所述衬底底部向上贯通形成。作为一可选实施例，所述背腔1lb可以是一个圆柱形或四棱柱形的空腔。进一步地，圆柱形或四棱柱形的所述背腔1lb的直径或边长为200微米?I毫米、深度为100微米?400微米。
[0047]所述第一介质层102设置于所述衬底101上，第一介质层的中部为开口，形成一个空心区域102a与所述背腔1lb相通。所述第一空心区域102a的形状与所述背腔1lb的圆柱形或四棱柱形空腔的横截面对应，且所述空心区域102a的大小、即其直径或边长不小于所述背腔1lb的直径或边长。
[0048]所述背板103设置于所述第一介质层102上，作为所述麦克风的电容下极板。由于所述第一介质层的中部为开口，所以，所述背板103的中部是悬空设于所述背腔1lb及所述第一介质层的空心区域102a之上的。所述第一介质层102环绕设在所述背板103靠外侧的下方，并提供对所述背板的支撑。在所述背板103的中部悬空部均匀设有贯通背板的多个释放孔104(即第一释放孔)。作为一可选实施例，所述背板103中部悬空部的平面投影形状与所述背腔1lb及第一介质层空心区域102a的形状对应，可为圆形或方形。进一步地，所述背板103中部悬空部的直径或边长为200微米?2毫米，厚度为I微米?20微米。所述第一释放孔104为圆孔或方孔，所述圆孔或方孔的直径或边长为5微米?40微米，各个第一释放孔104之间的间距为I微米?20微米。
[0049]所述第二介质层105设置于所述第一介质层102及背板103上，第二介质层的中部也为开口，并形成空心区域105b。所述第二介质层空心区域105b的形状与所述背腔1lb的圆柱形或四棱柱形空腔的横截面对应，也就是与所述第一介质层空心区域102a的形状对应，且所述第二介质层空心区域的大小、即其直径或边长不小于所述背腔的直径或边长(与所述第一介质层空心区域102a的直径或边长对应)。在图示的位于衬底右侧位置，也设有竖直延伸下来并至衬底底部的第二介质层部分105a，该位置的第二介质层部分105a可作为形成背腔1lb时的背板对准标记105a(具体请参考后续本发明制造方法实施例中对图4、5、12、13的说明)。
[0050]所述振动膜106设置于所述第二介质层105上，作为所述麦克风的电容上极板。由于所述第二介质层的中部也为开口，所以，所述振动膜106的中部也是以悬空形式设于所述背板103和第二介质层空心区域05b之上的。所述第二介质层环绕设在所述振动膜106靠外侧的下方，并提供对所述振动膜的支撑。所述振动膜106具有向上凸起和向下凹陷的重复褶皱结构106b、106c，并且，所述褶皱结构的每个凹陷部106b与所述背板103的第一释放孔104的位置上下——对应；从而，所述褶皱结构的凸起部106c也与所述背板103的非释放孔位置103a上下一一对应。作为一可选实施例，所述振动膜106的中部悬空部的平面投影形状与所述背板的中部悬空部形状对应，可为圆形或方形。进一步地，所述振动膜106中部悬空部的直径或边长为200微米?2毫米、厚度为4000埃?5微米；所述褶皱结构的凹陷或凸起部106b、106c的内侧高度可为4000埃?5微米。
[0051]这样，即可由所述背板103的中部悬空部、第二介质层105空心区域105b及振动膜106的中部悬空部围成一个内部空腔，并形成前腔110。所述前腔110作为隔离所述麦克风上下极板(即振动膜106和背板103)的空气隙。
[0052]所述第三介质层107设置于所述第二介质层105及振动膜106之上，第三介质层107的中部也为开口，以将所述振动膜106的中部悬空部的上部暴露出来。因此，所述第三介质层107将所述振动膜106的侧部包覆，并环绕所述振动膜106的中部悬空部设置，其开口形状也具有与所述振动膜106的中部悬空部对应的圆形或方形。
[0053]所述二个电连接部108分别设置于所述背板103和所述振动膜106的相对一侧的所述第三介质层107上，并自所述第三介质层107向下分别与所述背板103或振动膜106中部悬空部以外的相对一侧相连(图示左侧一个电连接部108连接背板103的左侧部，右侧一个电连接部108连接振动膜106的右侧部)。
[0054]所述保护层109设置于所述第三介质层107及电连接部108之上形成对器件的保护，并在所述电连接部108的上方设有引线窗口 109a。
[0055]作为一优选实施例，在所述振动膜106的中部悬空部近外侧还设有4?10个辅助释放孔106a(即第二释放孔)，作为采用释放工艺形成MEMS麦克风的内部空隙时的辅助释放孔。所述第二释放孔106a的形状为圆形或方形，其直径或边长为I微米?10微米，并分设于所述振动膜的褶皱结构的凸起部106c。进一步地，所述振动膜褶皱结构的每个凹陷部106b为与所述背板第一释放孔104的位置上下一一对应的圆形或方形凹陷。此外，在所述振动膜的中部悬空部近内侧的所述褶皱结构的凸起部106c下方还分设有若干抗粘连凸起结构106d，所述抗粘连凸起结构106d可为竖直的小立柱，所述立柱106d的上端连接所述振动膜106的底部，立柱106d的下端与所述背板103的非释放孔位置103a之间保持一定距离，并低于所述褶皱结构的凹陷部106b下端。设计抗粘连凸起结构，可防止所述振动膜106在潮湿环境中(例如在进行释放工艺时)与所述背板103粘连在一起。
[0056]作为一可选实施例，所述振动膜106和背板103的材质可以是金属、掺杂的多晶娃或非晶硅导电薄膜材料中的任意一种或二种。进一步地，所述振动膜和背板可以是采用金属A1、W或Cu制作的金属薄膜，所形成的金属振动膜的厚度可以为2000埃?5微米。作为优选，所述振动膜和背板可以是掺杂的多晶硅或非晶硅导电薄膜。
[0057]在以下本发明的一【具体实施方式】中，将对本发明的一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的制造方法进行详细说明。本发明的制造方法，用于形成上述的具有褶皱型振动膜的MHMS麦克风。
[0058]请参阅图2?图14，图2?图14是本发明一实施例的一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的制造方法中对应形成的器件结构示意图。本发明的一种具有褶皱型振动膜的MEMS麦克风的制造方法包括以下各个步骤，并对应形成如图2?图14所示的MEMS麦克风的器件结构:
[0059]如图2所示，在半导体衬底101上形成第一介质层102。所述衬底101的材质可以是硅、锗或锗硅。所述第一介质层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) ο
[0060]如图3所示，在所述第一介质层102上沉积作为所述麦克风电容下极板的背板103材料，并通过光刻刻蚀的方法对所述背板103进行图形化，形成多个均匀排布的第一释放孔104。背板材料可以是Al、W、Cu等金属薄膜，或者掺杂的多晶硅薄膜或非晶硅薄膜。较佳的，在本实施例中，采用掺杂的低应力多晶硅薄膜。
[0061]如图4所示，在带胶状态下、并在所述第一释放孔104位置继续刻蚀背板103下面的第一介质层102和衬底101，并在衬底101中形成延续第一释放孔尺寸的深槽104，深槽的深度为200?600微米。在对所述背板进行图形化及刻蚀深槽104的同时，在图示背板103的右侧外围对准标记处也刻蚀出一个深槽104a ;所述对准标记深槽104a的深度应不小于所述深槽104的深度，至少应相接近。形成的所述沟槽104a将在后续用于形成背板对准
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[0062]如图5所示，采用保形的CVD工艺沉积一层第二介质层105介质材料，使前述深槽104被完全填充，且在用于形成背板对准标记的前述沟槽104a中也填充满第二介质层部分105a，并在所述背板上方形成I微米?5微米厚的第二介质层105薄膜。同时，在对应衬底深槽位置的第二介质层105表面形成4000埃?5微米的凹陷105b。该凹陷105b用于后续形成具有褶皱结构的振动膜。
[0063]如图6所示，可选地，对第二介质层105进一步进行图形化，在前述凹陷105b之间、对应背板的非释放孔位置(即释放孔104之间的位置)刻蚀形成若干均匀分布的盲孔105c。所述盲孔105c的下端与前述背板103保持一定距离，并低于所述凹陷105b的底部。所述盲孔用于在后续的振动膜沉积过程中，向盲孔中填充振动膜材料，来形成与所述背板之间的抗粘连凸起结构。
[0064]如图7所示，继续沉积振动膜106材料并图形化，作为所述麦克风的电容上极板。此时，振动膜106材料将在所述第二介质层105对应的向上凸起和向下凹陷的位置对应沉积形成重复的具有凸起部106c和凹陷部106b的褶皱结构。可选地，所述褶皱结构的凹陷部106b或凸起部106c的内侧高度可为4000埃?5微米。同时，振动膜106材料向前述盲孔105c中填充，形成作为与所述背板之间的抗粘连凸起结构的若干竖直的小立柱106d。所述立柱106d的上端连接所述振动膜106的底部，立柱106d的下端与所述背板保持一定距离，并低于所述褶皱结构的凹陷部106b下端。
[0065]如图8所示，沉积第三介质层107并进行图形化，分别在所述背板103及振动膜106的相对外侧形成自所述第三介质层107向下的、分别与所述背板或振动膜的一侧相连的二个电连接接触孔107a。
[0066]如图9所示，向所述电连接接触孔107a沉积金属层薄膜并图形化，形成电连接引线 108。
[0067]如图10所示，继续沉积一保护层109并图形化，在前述电连接接触孔107a上端部开口，形成电连接引线108部的引线窗口 109a。
[0068]如图11所示，再次对所述振动膜106进行图形化，在所述振动膜近外侧的所述褶皱结构的凸起部刻蚀形成辅助释放孔106a(即第二释放孔)。
[0069]如图12所示，对所述衬底101的底面进行背面研磨，对衬底进行减薄，并露出填充在前述衬底深槽104中的第二介质层材料。此时，通过衬底背面应能看到背板层次的对准标记105a (即填充在沟槽104a中的第二介质层部分105a的下端面)。
[0070]如图13所示，将衬底翻转过来(工艺时)，由于可直接利用背板层次的对准标记105a进行光刻对准，无需使用MEMS专用的双面对准光刻机，并采用深硅刻蚀工艺刻蚀出背腔图形101a。刻蚀停止在所述第一介质层102，并将所述深槽周围的衬底材料全部去除，形成背腔主体101a。此时，衬底深槽104中填充的第二介质层材料应完全裸露出来。
[0071]如图14所示，最后，通过湿法腐蚀工艺或气相腐蚀工艺进行释放。可选地，用来释放的湿法腐蚀药液为氟化氢(HF)溶液或HF与氟化铵(NH4F)的混合溶液BOE。将背腔中的第二介质层材料去除，形成背腔1lb ;将背腔1lb与背板103之间对应背腔轮廓部分的第一、第二介质层材料去除；将背板103与振动膜106之间对应背腔轮廓部分的第二介质层材料去除，形成前腔110，从而形成最终的MEMS麦克风结构。此时，用于抗粘连的小立柱106d，可防止具有褶皱结构、刚度较小的所述振动膜106在进行释放工艺时与所述背板103粘连在一起。
[0072]综上所述，本发明通过利用具有凹凸表面形貌的第二介质牺牲层，在其上形成具有对应凹凸褶皱结构的振动膜，使振动膜的内应力得以释放、刚度得以降低，从而提高了麦克风的灵敏度；设置抗粘连凸起结构，可防止振动膜在潮湿环境中(例如进行释放工艺时)与背板粘连在一起；利用背板层次的对准标记进行形成背腔时的对准，确保了麦克风结构的精度，实现以简单且一致性高的工艺及较低的成本来制造具有高灵敏度的MEMS麦克风。
[0073]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种具有褶皱型振动膜的1213麦克风，其特征在于，包括: 半导体衬底，所述衬底中部形成有上下贯通的背腔； 第一介质层，形成于所述衬底上，中部背腔对应位置具有与所述背腔相通的空心区域，且边缘超过背腔边界； 背板，形成于所述第一介质层上，作为所述麦克风的电容下极板，其中部悬空设于所述背腔及所述第一介质层空心区域之上，并均匀设有贯通的多个第一释放孔； 第二介质层，形成于所述第一介质层及背板上，中部背腔对应位置具有可通过第一释放孔与背腔相连的空心区域； 振动膜，形成于所述第二介质层上，作为所述麦克风的电容上极板，其中部悬空设于所述第二介质层空心区域之上，所述振动膜具有向上凸起和向下凹陷的重复褶皱结构，其中，所述褶皱结构的每个凹陷部与所述第一释放孔的位置上下一一对应； 前腔，由所述背板、第二介质层及振动膜所围成的内部空腔形成，作为隔离所述麦克风上下极板的空气隙； 第三介质层，形成于所述振动膜上，并将所述振动膜的中部悬空部暴露； 二个电连接部，自所述第三介质层向下分别与所述背板或振动膜相连； 保护层，形成于所述第三介质层及电连接部上，并在所述电连接部的上方设有引线窗
2.根据权利要求1所述的1213麦克风，其特征在于，所述背腔为圆柱形或四棱柱形空腔，其直径或边长为200微米?1毫米、深度为100微米?400微米；所述背板中部悬空部的平面投影为圆形或方形，其直径或边长为200微米?2毫米、厚度为1微米?20微米；所述第一释放孔为圆孔或方孔，其直径或边长为5微米?40微米，间距为1微米?20微米；所述振动膜中部悬空部的平面投影为圆形或方形，其直径或边长为200微米?2毫米、厚度为4000埃?5微米。
3.根据权利要求1所述的1213麦克风，其特征在于，所述振动膜的中部悬空部近外侧设有4?10个第二释放孔，所述第二释放孔为圆形或方形，其直径或边长为1微米?10微米，并分设于所述褶皱结构的凸起部；所述褶皱结构的每个凹陷部为与所述第一释放孔的位置上下一一对应的圆形或方形凹陷；所述振动膜的中部悬空部近内侧的所述褶皱结构的凸起部下方分设有若干抗粘连凸起结构，所述抗粘连凸起结构上端连接所述振动膜，下端与所述背板保持一定距离，并低于所述褶皱结构的凹陷部。
4.根据权利要求1或3所述的1213麦克风，其特征在于，所述褶皱结构的高度为4000埃?5微米。
5.根据权利要求1或2所述的1213麦克风，其特征在于，所述振动膜和背板为金属、掺杂的多晶硅或非晶硅导电薄膜材料的其一或其二。
6.根据权利要求5所述的1213麦克风，其特征在于，所述振动膜或背板为八1薄膜、I薄膜或。薄膜，厚度为2000埃?5微米。
7.一种具有褶皱型振动膜的1213麦克风的制造方法，用于形成权利要求1?6任意一项所述的具有褶皱型振动膜的1213麦克风，其特征在于，包括: 在半导体衬底上形成第一介质层； 在所述第一介质层上沉积作为所述麦克风电容下极板的背板材料； 对所述背板进行图形化，形成多个均匀排布的第一释放孔，并在所述第一释放孔位置向所述衬底中形成深槽； 填充第二介质层并图形化，在对应所述深槽位置的所述第二介质层表面形成凹陷；沉积作为所述麦克风电容上极板的振动膜材料并图形化，形成与所述第二介质层对应的向上凸起和向下凹陷的重复褶皱结构； 沉积第三介质层并进行图形化，形成自所述第三介质层向下分别与所述背板或振动膜相连的二个电连接接触孔； 向所述电连接接触孔沉积金属层并图形化，形成电连接部； 沉积保护层并图形化，形成电连接部引线窗口 ； 在所述振动膜近外侧的所述褶皱结构的凸起部刻蚀形成第二释放孔； 自所述衬底底面进行背面研磨，露出衬底中填充的所述第二介质层； 自所述衬底底面进行背面深硅刻蚀至所述第一介质层，将所述深槽周围的衬底材料去除，形成背腔主体； 进行释放工艺，去除与所述背腔轮廓对应的所述第一、第二介质层部分，形成所述1213麦克风结构。
8.根据权利要求7所述的1213麦克风的制造方法，其特征在于，在所述背板图形化并形成深槽时，通过光刻刻蚀的方法形成背板图形，并在带胶状态下继续刻蚀背板下方的第一介质层和衬底，从而在衬底中形成所述深槽，所述深槽的深度为200?600微米。
9.根据权利要求7所述的1213麦克风的制造方法，其特征在于，在填充所述第二介质层时，采用保形的￠^0工艺沉积一层介质材料，使得所述深槽被完全填充，且在对应所述深槽位置的所述第二介质层表面形成凹陷；所述第二介质层的厚度为1微米?5微米，所述凹陷的深度为4000埃?5微米；并且，在所述凹陷之间位置刻蚀形成若干均匀分布的盲孔，所述盲孔的下端与所述背板保持一定距离，并低于所述凹陷的底部，以在后续的振动膜沉积过程中形成与所述背板之间的抗粘连凸起结构。
10.根据权利要求7所述的1213麦克风的制造方法，其特征在于，对所述背板进行图形化时，在所述背板外侧同时形成对准标记，并在所述对准标记位置向所述衬底中形成不小于所述深槽深度的沟槽；在进行背面深硅刻蚀时，将所述衬底的底面翻转过来，利用所述沟槽对准标记的背面进行对准，从而完成形成背腔主体的光刻和刻蚀。
【文档编号】H04R31/00GK104507014SQ201410838623
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】袁超, 康晓旭 申请人:上海集成电路研发中心有限公司