[发明专利]一种将硅麦克风器件与集成电路单片集成的方法及芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种将硅麦克风器件与集成电路单片集成的方法及集成硅麦克风器件与集成电路的芯片。

背景技术

麦克风是一种将声音信号转化为电信号的换能器；电容式麦克风的基本结构包括作为电容一极的振动膜和作为电容另外一极的背极板，当声音信号作用于麦克风，声压导致振动膜发生振动，改变振动膜与背极板之间的间隙，从而引起两极板间的电容发生改变，此电容变化经由后续处理电路转化为电信号。

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)是近年来高速发展的一项新技术，采用先进的半导体制造工艺，可实现MEMS器件的批量制造。与采用传统的技术制造的对应器件相比，MEMS器件在耐高温、体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。利用MEMS技术制造的电容式微硅麦克风正迅速成为ECM(Electret Condenser Microphone，驻极体电容麦克风)产品的替代者，近几年电容式微硅麦克风的市场占有率有着相当高的增长。

目前，MEMS器件和IC(Integrated circuit，集成电路)一般采用多片集成方法集成化，及由不同的厂商采用不同的工艺流程来分别独立完成电路和MEMS器件的制造，然后再将两者混合封装集成为一个功能单元；这种方法的好处是制造工艺难度小，MEMS器件的设计及制造可单独优化；该种方法在多种MEMS器件集成中都有应用，例如压阻型传感器、压电型传感器等，该种方法的缺点是MEMS器件与集成电路之间的电气连接通路较长且易受干扰信号影响。

对于某些易受干扰的应用，如高输出阻抗的压电式及电容式等类型的传感器，MEMS器件和IC进行单片集成则更为优势，可有效提高器件整体性能并降低干扰噪声的影响；电容式硅麦克风即MEMS麦克风具有的高输出阻抗的特点，导致其受环境干扰噪音和寄生电容的影响较大，因此硅麦克风采用单片集成方式相对于多片集成方法可在器件整体性能、尺寸、功耗等方面有较大的提高。

实现MEMS麦克风和IC单片集成的制造工艺有三种：第一，先完成MEMS器件的制造，然后再在同一硅片的同一侧完成IC的制造；第二，先做完标准的IC，然后在同一硅片的同一侧完成MEMS工艺；其中，第一种方法的缺点是有可能引入污染，导致IC失效，且可能导致设备污染；第二种方法的好处是可避免第一种方法可能导致的污染，并可充分利用现有成熟的标准IC制造流程，有助于提高成品率及降低对设备的投资；缺点是在完成IC后，为不影响IC性能，在其后MEMS器件制造过程中不能有高温工艺；因为IC制造流程完成后，作为金属电极的铝等金属不能承受400℃以上的高温，另外高温也可能导致电路器件性能发生变化。

因此，如何解决现有技术存在的问题而在同一硅片上完成标准的IC和MEMS麦克风器件的制造，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有的将硅麦克风器件与集成电路单片集成的方法，无论是先完成硅麦克风器件的制作还是先完成集成电路的制作，都会对硅麦克风器件或集成电路造成损害的问题。

为解决上述技术问题本发明提供如下技术方案：

一种将硅麦克风器件和集成电路单片集成的方法，包括步骤：

A：提供一硅片，其具有用于制作硅麦克风器件的第一表面，以及用于制作集成电路的第二表面；所述第一表面和第二表面相对；

B：在所述第一表面上热生长氧化层；在所述氧化层上形成第一多晶硅层；在所述第一多晶硅层上形成牺牲层，在所述牺牲层上形成第二多晶硅层；

C：在所述第二表面按照标准半导体工艺流程生成集成电路；

D：于所述第二多晶硅层上光刻形成一声孔区域图形以及第一焊盘区域图形；根据所述声孔区域图形和第一焊盘区域图形对第二多晶硅层进行刻蚀，直至露出所述牺牲层，以形成一声孔区域，所述声孔区域包括贯穿第二多晶硅层的声孔；对第一焊盘区域图形限定的牺牲层区域进一步刻蚀，直至露出第一多晶硅层；

E：在第一焊盘区域图形限定的第一多晶硅层上形成第一导电电极，在第二多晶硅层上形成第二导电电极；以及在集成电路上形成集成电路导电电极；

F：在所述第二表面上，对应于所述声孔区域光刻形成一背腔图形，根据所述背腔图形对所述第二表面和氧化层进行刻蚀，直至露出所述第一多晶硅层，以形成背腔；

G：对牺牲层位于所述声孔区域和第一多晶硅层之间的部分进行刻蚀，以形成声孔区域和第一多晶硅之间与所述通孔连通的空气隙；

其中步骤F和步骤G的顺序可以互换。