[发明专利]在低温下制作的带应力释放膜的电容式麦克风及其制作方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种电容式麦克风及其制作方法。电容式麦克风包括一块带有电极的隔膜，其设置在具有至少一个谐振腔的基板上，隔膜上设有一块反电极背板。在隔膜与背板之间具有气隙；电极通过多个应力释放结构连接到背板上。隔膜和背板的材料要加以选择，以避免在加工和使用过程中出现粘连。在背板和基板支撑物之间是一层较厚的介电层。整个装置的制作过程在不超过300℃的温度下进行。

【背景技术】

典型的电容式麦克风的压力感应膜采用低应力的氮化硅或者单晶硅薄膜。虽然，这些感应膜的微工艺加工已比较成熟，但是，这种传统的感应膜存在着以下的缺点：(1)膜的形成工艺温度较高，难以与相关的信号处理的芯片集成。(2)振动膜的残余应力较大导致了器件的尺寸相对较大，不易于系统的集成。

【发明内容】

本发明涉及一种电容式麦克风及其制作方法。该装置的制作温度较低，因此，可将麦克风单片集合在含有预制信号调节电路的基板上。

该电容式麦克风组件包括至少一块支撑基板，一块压力传感隔膜和一块背板。基板上设有一个或多个谐振腔，用于声压与隔膜的连接。该隔膜包括一个导电薄膜电极和一块密封薄膜。薄膜电极中存在的机械应力由位于合理位置的穿孔全部释放或部分释放。上述穿孔由导电或不导电的密封薄膜覆盖。该密封薄膜使得隔膜将传感器保持在静压负荷下运行。背板由气隙与隔膜相隔离，该背板由一块导电薄膜和一块厚度较大、导电或不导电的增强薄膜组成。导电薄膜和增强薄膜上均设有多个透气孔，使得背板两侧的空气进行交换。隔膜、背板和气隙共同构成一个电容器。一旦电容器出现电偏流时，隔膜的机械振动将转化为电信号。

本发明是一种完全低温工艺加工的MEMS电容式麦克风。此加工工艺可以作为后IC电路加工工艺与其兼容。这种电容式麦克风的振动膜的结构采用应力释放的结构，同时也降低了寄生电容。与传统的初始应力释放薄膜相比较，更有效地提高了麦克风的灵敏度。

根据本发明的详细描述，其广泛应用是显而易见的。然而，详细描述和具体实例仅表明了本发明的最佳实施例。很显然，在本发明范围内进行的各种修改和改动，均属于本发明的范围。

【附图说明】

图1A是本发明的电容式麦克风的断面结构示意图，图1B是本发明的基板上的圆形谐振腔示意图，图1C是本发明的基板上的截棱锥形谐振腔示意图。

图2是本发明的导电层平面示意图。

图3A～3J是本发明的第一实施例的电容式麦克风的制作流程示意图，其中，图3A为基板断面示意图，图3B为添加介电层及压花后的断面示意图，图3C为添加导电层及压花后断面示意图，图3D为添加密封层及压花后断面示意图，图3E为添加牺牲层及压花后断面示意图，图3F为添加导电叠层后断面示意图，图3G为添加电镀模具及压花(用以形成带有透气孔的背板)后断面示意图，图3H为聚合物模具开口内导电背板电镀示意图，图3I为背面谐振腔开口后断面示意图，图3J为根据实施例1形成的电容式麦克风的最终断面示意图。

图4A～4I是本发明的第二实施例的电容式麦克风的制作流程示意图，其中，图4A为基板双面涂布蚀刻停止层后的断面示意图，图4B为添加介电层及压花后的断面示意图，图4C为添加导电层及压花后断面示意图，图4D为添加密封层及压花后断面示意图，图4E为添加牺牲层及压花后断面示意图，图4F为添加导电叠层后断面示意图，图4G为添加机械增强层和背面谐振腔开口及压花后的断面示意图，图4H为除去不需要的晶粒层和粘合增强层之后的断面示意图，图4I为根据实施例2形成的电容式麦克风的最终断面示意图。

图5A～5K是本发明的第三实施例的电容式麦克风的制作流程示意图，其中，图5A为基板内进行背面谐振腔开口后的断面示意图，图5B为添加蚀刻终止层后的断面示意图，图5C为基板上添加粘合层后的断面示意图，图5D为图5B和图5C中所示结构连接后的断面示意图，图5E为添加隔膜后的断面示意图，图5F为拆开及除去303和304后的断面示意图，图5G为添加导电层及压花后的断面示意图，图5H为添加密封层及压花后的断面示意图，图5I为添加牺牲层及压花后的断面示意图，图5J为导电叠层331成型后的断面示意图，图5K为根据实施例3形成的电容式麦克风的最终断面示意图。

【具体实施方式】

上述一般说明及以下详细说明仅为举例，是对权利要求的本发明的进一步解释和说明。