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一種矽麥克風晶片及其製作方法

2023-05-02 06:02:26

專利名稱:一種矽麥克風晶片及其製作方法
技術領域:
本發明涉及一種矽麥克風晶片,發明還涉及該晶片的製作方法。
(二)
背景技術:
現有的電容式矽麥克風晶片結構,其振膜存在較大的殘餘應力,殘餘應力 對矽麥克風晶片的性能有較大影響,大的殘餘應力能大幅度降低麥克風晶片的 靈敏度,壓應力還能減小麥克風晶片的耐壓能力,嚴重時能使得麥克風無法正 常工作,現有的去除殘餘應力的工藝 一是通過附加工藝,入退火的方式,這 種方式對工藝的控制要求極高,重複性不是很好;另外一種是通過結構調整, 如製作自由膜或紋膜結構,但這種結構的製作會導致工藝複雜度的增加,可能 需要添加多步工藝,來控制振膜。
此外現有矽麥克風晶片的背極板的厚度很難控制,其剛性強度不能得到滿 足。目前也是有兩種方法來解決, 一是製作厚背極,但是通過常規的澱積工藝 很難得到需要的厚背極;還有一種方法是通過結構調整來提高背極板的剛性, 但也是要增加工藝的複雜度。 (三

發明內容
針對上述問題,本發明提供了一種矽麥克風晶片,振膜的殘餘應力較小, 麥克風晶片的靈敏度高;且其背極板的厚度可控,剛性強度較好,為此,本發 明還提供了該晶片的製作方法。
其技術方案是這樣的其包括振膜、背極板、基體,其特徵在於所述振 膜包括振膜中心部分、直梁、旋轉梁、窄槽,所述振膜的圓弧處外部為所述旋 轉梁,所述旋轉梁連接外部的直梁,所述旋轉梁與所述振膜中心部分的連接處 開有窄槽,所述基體底部對應上部振膜位置有空腔,所述空腔的上部基體部分 為所述背極板。
其進一步特徵在於所述振膜形狀為一個四周倒角的矩形,所述背極板上 開有內聲孔,所述振膜中心部分、旋轉梁上開有外聲孔,所述內聲孔、外聲孔 形狀為圓形、方形、橢圓等任意形狀,所述直梁支承於絕緣支撐結構,所述絕緣支撐結構支承於所述基體,所述振膜與所述背極板間隔開。 所述晶片的製作方法,其特徵在於其包括以下步驟,
(1) 、單晶矽基體的雙面氧化;
(2) 、對所述基體的背面進行深刻蝕,形成空腔,對應所述空腔上部的基體
為背極板;
(3) 、在所述基體的正面進行摻雜,形成導電層,作為電容的一個基體;
(4) 、對所述背極板進行刻蝕,製備內聲孔;
(5) 、在所述背極板上表面澱積絕緣材料,形成支撐層;
(6) 、在所述絕緣材料上形成振膜,振膜為導電材料或導電材料與絕緣材料 的複合層;
(7) 、對所述振膜進行刻蝕,製備窄槽和外聲孔;刻蝕所述振膜和絕緣材料 層,形成連通所述背極板的孔槽;
(8) 、在所述振膜整個表面澱積金屬材料,再對金屬材料進行刻蝕,形成振 膜電極和背極板電極;
(9) 、對所述支撐層進行腐蝕,形成麥克風晶片的絕緣支撐結構。 採用本發明的工藝製作晶片,由於所述振膜的圓弧處為所述旋轉梁,所述
旋轉梁連接外部的直梁,所述旋轉梁與所述振膜中心部分的連接處開有窄槽, 所述基體底部對應上部振膜位置有深度可調的空腔,所述空腔的上部基體部分 即為所述背極板。所述殘餘應力可通過直梁、旋轉梁的旋轉變形來釋放,所述 旋轉梁與所述振膜中心部分的連接處開有窄槽, 一方面是為了製作旋轉梁,同 時也是為了增加振膜的柔軟度,提高了麥克風的靈敏度。由於所述基體底部對 應上部振膜位置有深度可調的空腔,所述空腔的上部基體部分即為所述背極板, 所述背極板的厚度即為所述基體厚度減去所述空腔的可調深度,故所述背極板 的厚度可調,滿足其剛性強度要求。

圖l為本發明的流程示意圖; 圖2為本發明的麥克風晶片結構示意主視圖; 圖3為圖2的俯視圖示意圖; 圖4為圖2的仰視圖示意圖。 具體實施方式
見圖2、圖3、圖4,本發明中的晶片包括振膜l、背極板2、基體3,振膜 l包括振膜中心部分4、直梁5、旋轉梁6、窄槽7,振膜l的圓弧處為旋轉梁6, 旋轉梁6連接外部的直梁5,旋轉梁6與振膜中心部分4的連接處開有窄槽7, 基體6底部對應上部振膜1位置有一定深度的空腔8,空腔8的上部基體部分即 為背極板2。振膜l形狀為一個四周倒角的矩形,背極板2上均布有內聲孔9, 振膜中心部分4、旋轉梁6上開有外聲孔10,內聲孔9、外聲孔10形狀為圓形、 方形、橢圓等任意形狀,直梁5支承於絕緣支撐結構11,絕緣支撐結構ll支承 於基體3,振膜1與背極板2間隔一定距離。13為振膜電極、14為背極板電極。
下面結合附圖描述晶片的製作方法,其流程如下單晶矽基體3的雙面氧 化;對基體3的背面進行深刻蝕,形成空腔8,對應空腔8上部的基體3為背極 板2;在基體3的正面進行摻雜,形成導電層,作為電容的一個基體;對背極板
3進行刻蝕,製備內聲孔9;在背極板2上表面澱積絕緣材料,形成支撐層;在
絕緣材料上形成振膜1,振膜1可為導電材料或導電材料與絕緣材料的複合層; 對振膜1進行刻蝕,製備窄槽7和外聲孔IO;刻蝕振膜1和絕緣材料層,形成連 通背極板2的孔槽12;在振膜1整個表面澱積金屬材料,再對金屬材料進行刻 蝕,形成振膜電極13和背極板電極14;對支撐層進行腐蝕,形成麥克風晶片的 絕緣支撐結構ll。
權利要求
1、一種矽麥克風晶片,其包括振膜、背極板、基體,其特徵在於所述振膜包括振膜中心部分、直梁、旋轉梁、窄槽,所述振膜的圓弧處外部為所述旋轉梁,所述旋轉梁連接外部的直梁,所述旋轉梁與所述振膜中心部分的連接處開有窄槽,所述基體底部對應上部振膜位置有深度可調的空腔,所述空腔的上部基體部分即為所述背極板。
2、 根據權利要求l所述一種矽麥克風晶片,其特徵在於所述振膜形狀為 一個四周倒角的矩形,所述背極板上開有內聲孔,所述振膜中心部分、旋轉梁 上開有外聲孔,所述內聲孔、外聲孔形狀為圓形、方形、橢圓等任意形狀,所 述直梁支承於絕緣支撐結構,所述絕緣支撐結構支承於所述基體,所述振膜與 所述背極板間隔開。
3、 一種矽麥克風晶片的製作方法,其特徵在於其包括以下步驟,(1) 、單晶矽基體的雙面氧化;(2) 、對所述基體的背面進行深刻蝕,形成空腔,對應所述空腔上部的基體 為背極板;(3) 、在所述基體的正面進行摻雜,形成導電層,作為電容的一個基體;(4) 、對所述背極板進行刻蝕,製備內聲孔;(5) 、在所述背極板上表面澱積絕緣材料,形成支撐層;(6) 、在所述絕緣材料上形成振膜,振膜為導電材料或導電材料與絕緣材料 的複合層;(7) 、對所述振膜進行刻蝕,製備窄槽和外聲孔;刻蝕所述振膜和絕緣材料 層,形成連通所述背極板的孔槽;(8) 、在所述振膜整個表面澱積金屬材料,再對金屬材料進行刻蝕,形成振 膜電極和背極板電極;(9) 、對所述支撐層進行腐蝕,形成麥克風晶片的絕緣支撐結構。
全文摘要
本發明提供了一種矽麥克風晶片,振膜的殘餘應力較小,麥克風晶片的靈敏度高;且其背極板的厚度可控,剛性強度較好,為此,本發明還提供了該晶片的製作方法。其包括振膜、背極板、基體,其特徵在於所述振膜包括振膜中心部分、直梁、旋轉梁、窄槽,所述振膜的圓弧處外部為所述旋轉梁,所述旋轉梁連接外部的直梁,所述旋轉梁與所述振膜中心部分的連接處開有窄槽,所述基體底部對應上部振膜位置有空腔,所述空腔的上部基體部分為所述背極板。製作時,單晶矽基體的雙面氧化、對所述基體的背面進行深刻蝕、在所述基體的正面進行摻雜、對所述背極板進行刻蝕,製備內聲孔、在所述背極板上表面澱積絕緣材料、在所述絕緣材料上形成振膜、對所述振膜進行刻蝕,製備窄槽和外聲孔;刻蝕所述振膜和絕緣材料層,形成連通所述背極板的孔槽、在所述振膜整個表面澱積金屬材料,再對金屬材料進行刻蝕,形成振膜電極和背極板電極、對所述支撐層進行腐蝕。
文檔編號H04R19/04GK101534466SQ20091003074
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者劉同慶 申請人:無錫市納微電子有限公司

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