[发明专利]单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构及制备方法

权利要求书

1.一种单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构，其特征在于：包括自上而下叠层设置的振膜层、环状支撑壁层和衬底层，振膜层形成有若干个呈阵列排布的振膜，振膜层和衬底层之间的环状支撑壁层上形成有若干个呈阵列排布的空腔，空腔与振膜相互对应；每个空腔顶部的振膜上均布设置有若干通孔，每个空腔底部的衬底层上均布设置有若干延伸孔，并且顶部的若干通孔与底部的若干延伸孔上下一一对应；振膜层的顶面及底面、通孔的孔壁、衬底层的顶面、延伸孔的孔壁及孔底上均形成有绝缘层；振膜层顶面的绝缘层上设置有上电极层，衬底层的底面上设置有下电极层，延伸孔孔底的绝缘层上设置有金属层。

2.根据权利要求1所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构，其特征在于：上电极层的边缘处向外延设形成有焊点。

3.根据权利要求1所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构，其特征在于：振膜层和衬底层的材料为硅，环状支撑壁层、绝缘层的材料为二氧化硅，上电极层、下电极层、焊点、金属层的材料为铝。

4.根据权利要求1-3任一所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构，其特征在于：振膜层的厚度为2um，环状支撑壁层的厚度为1um，衬底层的厚度为300um。

5.如权利要求2所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）选用SOI晶圆片作为备片，SOI晶圆片自上而下依次为：device层、oxide层和handle层；其中，device层作为振膜层所在层、oxide层作为环状支撑壁层所在层、handle层作为衬底层所在层；

2）在SOI晶圆片的device层上璇涂一层光刻胶，利用光刻技术将掩膜版图形转移到光刻胶上，以光刻胶图形做掩膜，采用离子束刻蚀技术对device层、oxide层和handle层的无掩膜区域进行刻蚀，最终在device层上形成通孔、在handle层上形成延伸孔；

3）通过device层上的通孔采用HF干法刻蚀技术对oxide层进行刻蚀，最终在oxide层上释放形成若干个空腔，oxide层剩余部分形成环状支撑壁层，每个空腔顶部的device层形成振膜层，空腔底部的handle层形成衬底层；

4）在device层的顶面及底面、通孔的孔壁、handle层的顶面、延伸孔的孔壁及孔底上均沉积形成绝缘层；

5）在device层顶面的绝缘层上溅射金属铝形成上电极层及焊点，延伸孔孔底的绝缘层上溅射金属铝形成金属层；

6）在handle层的底面上溅射金属铝形成下电极层；

7）将SOI晶圆片进行划片，最终得到所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构。

6.根据权利要求5所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构的制备方法，其特征在于：步骤1）中，SOI晶圆片采用四寸晶圆片，device层的厚度为2um、oxide层的厚度为1um、handle层的厚度为300um。

7.根据权利要求5所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构的制备方法，其特征在于：步骤4）中，绝缘层采用二氧化硅。

8.根据权利要求5所述的单晶硅振膜的MEMS电容式声传感器结构的制备方法，其特征在于：步骤6）中，溅射金属铝形成下电极层后，再进行高温退火处理。