[发明专利]一种MEMS芯片及其制作方法、MEMS麦克风

说明书

本发明提供一种MEMS芯片及其制作方法、MEMS麦克风。其中，所述MEMS芯片主要包括：振膜、与振膜相对设置的背极以及二者之间的振动间隙；所述振膜、所述背极及所述振动间隙形成电容器结构；所述振膜、所述背极的部分表面设有XeF₂阻隔层，所述振动间隙通过XeF₂干法化学腐蚀的方法释放多晶硅牺牲层形成。本发明采用的XeF₂干法化学各向同性腐蚀方法，与常见的湿法腐蚀和干法物理刻蚀相比，具有工艺简单、选择比高、无离子轰击和无结构粘附等优点，有利于减少MEMS芯片在加工过程中的损伤，提高MEMS芯片的成品率和可靠性。

技术领域

本发明属于电声器件技术领域，特别是涉及一种MEMS芯片及其制作方法、MEMS麦克风。

背景技术

MEMS（Micro-Electro-Mechanical System, 微机电系统）电容式麦克风以其灵敏度高、功耗低、频率响应平坦等诸多优点而备受人们的关注，并成为当今麦克风市场的主流。MEMS电容式麦克风的工作原理是：振膜在声波的作用下产生振动，使振膜与背极之间的距离发生变化，从而改变电容，将声波信号转化为电信号。

早期的MEMS麦克风芯片采用双硅片键合的方法，在键合时需要一道对准工艺，使得制作过程复杂，成品率低。单硅片式MEMS麦克风芯片的出现则避免了上述问题，且这种芯片具有性能好、成本低、可批量生产的特点。目前，背孔式MEMS麦克风芯片最为常见，这种结构的芯片在制作过程中，一般是通过牺牲材料的释放来形成背腔和振动间隙。采用湿法腐蚀去除牺牲层材料时，振膜与背极容易发生粘接现象，而采用干法物理刻蚀时，又会产生离子轰击引起的离子损伤和电荷积累等问题，且工艺成本较高。因此，期待进一步改进MEMS麦克风芯片的结构及工艺，以克服上述缺点带来的不利影响，提高器件的成品率和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种MEMS芯片及其制作方法、MEMS麦克风，以克服上述背孔式MEMS麦克风芯片在加工过程中的缺点，提高器件的成品率和可靠性。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

一种MEMS芯片，其特征在于：包括：

衬底，所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；

振膜，所述振膜与所述衬底连接，至少部分所述振膜可动地设于所述背腔上方，所述振膜上设有一个或多个凹凸状的振纹，所述振纹位于所述振膜可动部分的外侧；

背极，所述背极相对设置在所述振膜远离所述衬底的一侧；

牺牲层，所述牺牲层设于所述振膜和所述背极之间；

振动间隙，所述振动间隙位于所述振膜与所述背极之间，与所述振膜、所述背极共同形成电容器结构；

所述背极中设有一个或多个间隔排列的通孔，所述通孔沿上下向贯穿所述背极，并与所述振动间隙连通；实际上，所述通孔同时作为所述振动间隙的释放孔；

电极，形成于所述背极的上表面，多个所述电极分别与所述振膜和所述背极电连接。

可选地，所述振膜和所述背极的部分表面设有XeF₂阻隔层，所述XeF₂阻隔层为可以防止XeF₂气体腐蚀的材料构成。XeF₂阻隔层为多层，多层XeF₂阻隔层分别包括贴合于所述振膜上表面的第一XeF₂阻隔层、贴合于背极下表面的第二XeF₂阻隔层及贴合于背极上表面的第三XeF2阻隔层。

可选地，所述牺牲层的材料至少部分为多晶硅，所述振膜和所述背极之间的牺牲层以通过XeF₂干法化学腐蚀的方法进行释放以形成振动间隙。所述牺牲层的未释放部分还在所述振膜和所述背极之间起到支撑作用。