[发明专利]一种MEMS麦克风缺陷监控结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种MEMS麦克风监控结构，包括具有腔体的衬底；第一介质层，具有与腔体相通的通孔；下电极层，包括振动膜及与之相连的第一引出部；第二介质层；上电极层及绝缘层，绝缘层具有其中形成多个开孔的主体部，上电极层包括第二引出部以及在开孔下方形成的多个互不相连的朝向振动膜延伸的具有中空部的下凹结构，下凹结构与绝缘层的主体部构成背电极结构；下凹结构的截面为凹字形，其底部与振动膜平行，与振动膜形成多个平板电容；空气隙，形成于振动膜与背电极结构之间；以及释放孔，形成于背电极结构中，与空气隙及通孔连通。本发明能够方便地测量振动膜振动状态下不同区域的变形情况。

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麦克风缺陷监控结构及其制造方法。

背景技术

MEMS麦克风是迄今最成功的MEMS产品之一，其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，利用持续微缩的CMOS工艺技术，可以做得很小，使其能够广泛地应用到手机、笔记本电脑、平板电脑和摄像机等便携设备中。

MEMS麦克风具有悬空结构的振动薄膜和背电极薄膜，而如何实现在线监控这两层薄膜是否弯曲，对成品率控制非常重要。

目前一般使用白光干涉或激光共焦来进行薄膜的形貌测试，但该方法具有一定局限性，主要体现在：薄膜比较大时，在保证分辨率的情况下，其视场较小，需要利用拼接技术形成完整一副图像；此外采用白光干涉或激光共焦只能测试上层薄膜的形貌，为了对下层薄膜的形貌也进行测试，现有技术是在对整个硅片的上层薄膜图形化后，选取整个硅片中的部分芯片对其上层薄膜予以去除，从而露出下层薄膜进行在线监控。具体来说，通过4倍或5倍投影倍率的光刻机将光刻版上的图形缩小4～5倍曝光到硅片的一个曝光场（shot），一个曝光场内有若干个芯片（die），因此只需一个曝光场接一个曝光场进行多次曝光，最终实现整个硅片的光刻图形化。

然而，去除了上层薄膜的芯片只能用于在线监控，其本身的麦克风功能已经失效，且每一个曝光场内都有一个这样失效的芯片，无疑会造成成本上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风缺陷监控结构及其制造方法，能够对MEMS麦克风振动膜进行工艺监控，准确方便地测量振动膜不同位置的变形情况。

为达成上述目的，本发明提供一种MEMS麦克风的缺陷监控结构，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；下电极层，包括振动膜及与之相连的第一引出部，所述振动膜位于所述通孔的上方；第二介质层，位于所述振动膜以外区域的第一介质层和下电极层上方；依次位于所述第二介质层上的上电极层及绝缘层，所述绝缘层具有主体部，所述主体部中形成多个开孔，所述上电极层包括第二引出部以及在所述开孔下方形成的多个朝向所述振动膜延伸的具有中空部的下凹结构，所述下凹结构与所述绝缘层的主体部构成背电极结构；其中所述下凹结构的截面为凹字形，其底部与所述振动膜平行；所述多个下凹结构互不相连，且通过多个所述第二引出部分别引出；所述多个下凹结构的底部与所述振动膜形成多个平板电容；空气隙，形成于所述振动膜与所述背电极结构之间；以及释放孔，形成于所述背电极结构中，与所述空气隙连通。

可选的，所述释放孔形成于所述下凹结构和/或所述绝缘层的主体部中。

可选的，所述上电极层和所述下电极层的材料为金属或掺杂的多晶硅。

可选的，所述绝缘层的材料为氮化硅，所述第一介质层和第二介质层的材料为氧化硅。

可选的，所述缺陷监控结构通过使用一倍光刻版进行曝光而形成于整个硅片的特定芯片上，所述一倍光刻版的芯片图形对应于整个硅片的芯片图形。