[发明专利]一种MEMS麦克风结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种MEMS麦克风结构，包括衬底，其具有腔体；第一介质层，形成于衬底上表面，具有与所述腔体相通的通孔；下电极结构，其包括相互连接的下电极主体部及第一引出部，下电极主体部位于所述通孔上方，第一引出部与所述第一介质层的上表面接触；上电极结构，其包括上电极主体部、第二引出部以及连接上电极主体部和第二引出部的开口环形支撑结构；其中该开口环形支撑结构位于所述下电极结构以外区域且其底部支撑于所述衬底上；上、下电极主体部之间形成空气隙；以及释放孔，形成于所述上电极主体部或所述下电极主体部，与所述空气隙连通。本发明能够避免上电极和振动膜在释放工艺中遭受损害或脱落。

技术领域

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

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），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。

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。

MEMS麦克风一般是电容式的，其中背板（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）则悬空设置在背板上方，由氧化硅及氮化硅提供支撑。振动膜与背板之间为空气隙。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板之间以及背板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板下方的介质层完全去除造成背板的脱落。现有技术中有通过将上电极形成延伸至衬底的支撑结构，使得释放工艺能够停止于支撑结构内部，以避免因释放工艺时间过长导致下电极脱落的缺陷。但如此一来，也容易发生上电极与下电极短接，造成麦克风失效的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风结构及其制造方法，能够有效保护下电极背板在释放工艺中不受损害或脱落，且不易与上电极振动膜发生短接。

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；下电极结构，其包括相互连接的下电极主体部及第一引出部，所述下电极主体部位于所述通孔的上方，所述第一引出部与所述第一介质层的上表面接触；上电极结构，其包括上电极主体部、第二引出部以及连接所述上电极主体部和第二引出部的开口环形支撑结构；其中所述开口环形支撑结构位于所述下电极结构以外区域且其底部支撑于所述衬底上；所述上电极主体部通过所述开口环形支撑结构悬空于所述下电极主体部上方并与所述下电极主体部之间形成空气隙；以及释放孔，形成于所述上电极主体部或所述下电极主体部，与所述空气隙连通。

可选的，所述开口环形支撑结构的开口小于等于其周长的十分之一，且所述开口覆盖所述第一引出部。

可选的，所述的MEMS麦克风结构还包括隔离支撑部，所述上电极主体部在所述开口环形支撑结构的开口处通过所述隔离支撑部支撑于所述下电极结构上。

可选的，所述隔离支撑部的材料为氧化硅。

可选的，所述开口环形支撑结构的底部与所述衬底上表面之间具有隔离层并通过所述隔离层支撑于所述衬底上。

可选的，所述隔离层的材料为氮化硅或高介电常数介质材料。

可选的，所述下电极结构的材料为金属或掺杂的多晶硅或非晶硅。

可选的，所述上电极结构的材料为金属或掺杂的多晶硅或非晶硅。