专利名称：一种防粘连的硅微电容传声器芯片及其制备方法
技术领域：
本发明涉及微电子机械系统(MEMS)器件领域，具体地说，本发明涉及一种 防粘连硅微电容传声器芯片及其制备方法。豕狡不硅微电容传声器是一种新型的传声器，它通常由形成硅微电容的硅芯片部分和外围电路部分组成o其中硅微电容芯片部分是传声器的核心，它是利用集成电路工艺在硅基片上制作而成。硅微电容芯片部分由硅基片及其上的穿孔背板或者说声学孔背板、空气隙、隔离支撑层、振动膜及电极组成，可参见Micro Eiec加Mecli旭icaI Systems (MEMS),19绍IEEE llth Intematioiial Worktop p580-585,由P.-C. Hsu, C. H. Mastrangelo, and K. D. Wise所著的《A HIGH SENSITIVITY POLYSEJCON DIAPHRAGM CONDENSER MICROPHONE》，硅微电容传声器制备过程中具有一个普遍的难题，即牺牲层释放时的升华、千 燥过程中时常发生振动膜与背板之间的粘连，这主要由液体蒸发时产生的表面张力 引起。粘连是硅微电容传声器加工中占第一位的限制成品率的因素。另外在硅微电容传声器的工作中，由于某种偶然因素，如过高的偏覽电压，也会造成粘连a解决粘连问题的根本办法是在背板上制备防粘凸起结构，但是在以往的工作中， 凸起结构均出于工艺实现上较方便而制作在上背极板结构的背板上，可参见fl rf』cft tfora 85(2000)， pi 16-123,由AItti Torkkeli, Outi Rusanrai, Jaakko Saarilahti等 所著的《Capacitive microphone wMi tow-stress polysilieon manbrane and high-strm poly础咖backp!ate》以及Joiffwf 0/Mcroefec的mecfemi'ca〖%欲鹏，Vol. 1, No. 3， September, 1992, p. 147454,由R R. Scheepw, A. G G van der Donk, W. Olthuis等所 著的《Fabric敏ionof Silicon Condraiser Microphones using S一eWJrferTedmotogy》a
图1示出了这一通常防粘连硅微电容传声器芯片的剖面图，包括有一个硅基片 柳，其具有上表面101与下表面102,该硅基片100具有一空心区域U3，空心区 域的上端具有一个成形在硅片上表面的振动膜108,在硅基片上表面鹿还形 成有一个隔离支撑层10S,而隔离支撑层105上形成有一个穿 L背板，该穿孔背板
具有多个成阵列分布的声学樣孔106,其下表面具有防粘连凸起结构104'。通过隔 离支撺层105,在穿孔背板和振动膜108之间提供了一个空气隙110。穿孔背板和振 动膜108上分别设置有电极111。在上背板结构中由于背极板采用CVD法淀积而成，因此在制备防粘连的凸起结 构时，只需在淀积背极板之前，刻蚀部分牺牲层的厚度形成霜所需突出大小的浅孔, 再进行化学气相淀积制备背极板即可就制备出防粘连的对应的凸起结构。但上背板 结构中的背板是通过淀积得到，厚度较薄，达不到理想刚性，会形成"软背板"，它 将使传声器的灵敏度降低和频响变差。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用下背板结构，并且在背 板上制备有防粘连凸起结构的硅微电容传声器芯片，所述凸起结构可避免制备过程 中以及工作中的振动膜与背板之间的粘连本发明的另一目的在于提供这种防粘硅微电容传声器芯片的制备方法。为了实现上述目的,本发明提供的防粘连的硅徼电容传声器芯片,如图8a所示,包括一个底部具有空心区域的硅基片，具有成阵列分布的声学栅孔的穿孔背板，振动膜，电极，其特征在于，所述穿孔背板位于硅基片的空心区域上方，所述振动旗位于穿孔背板上方，由一环形的隔离支據层支撑，振动膜与穿孔背板之间形成空气隙；所述穿孔背板上表面制有凸起结构，该凸起结构呈阵列分布，凸起高度(即该凸起结构的厚度)与所述空气隙厚度的比值在5%至60%之间。上述技术方案中，所述凸起结构的横截面面积在20平方微米与1000平方微米之间取值。上述技术方案中，所述凸起结构的横截面形状为圆形、矩形或多边形， 上述技术方案中，所述振动膜的中心部分具有一向上略微突起的平面， 上述技术方案中，所述隔离支撑层由第一隔离支撑层和第二隔离支撑层构成，所述第一隔离支撑层厚度与凸起结构高度相同所述振动膜为一光滑平面(如图8b所示)，本发明提供的防粘连的硅微电容传声器芯片制备方法(参考4、图5a、图 6a、图7、图8a以及图8b),其特征在于，包括如下步骤l)选取一个具有一个上表面101和一个下表面102的硅基片IOO,对硅基片100进行选择性掺杂，形成一具有多个孔状未掺杂区域的換杂层104: 2) 在所述硅基片100的掺杂层104上表面制备多个凸起结构104'，所述凸起 结构104'使用耐敦氟酸材料制备；3) 在掺杂层104上淀积一第一牺牲层107，然后用反刻的方法将该第一牺牲层 107的上表面平滑成一光滑平面所述第一牺牲层107的高度与所制备的凸起结构 104'高度相同；4) 在第一牺牲层107之上再淀积出第二隔离支撑层U2,该第二隔离支撑层112 覆盖住了整个第一牺牲层107;所述第一牺牲层107除了要比第二隔离支撑层112 更容易被腐蚀5) 利用低压化学气相淀积设备在第二隔离支撑层112上淀积一氮化硅层，并将 该氮化娃层刻蚀为振动膜108;6) 从硅基片100的下表面102开始对硅基片100用氢氧化钾进行硅体刻蚀，形 成空心区域113,掺杂层104中的多个 L状未掺杂区域被腐蚀去除，形成硅微电容传声器芯片的声学栅孔7) 用氢氟酸通过声学孔106腐蚀第一牺牲层107,第一牺牲层107被腐蚀完后, 氢氟酸沿着第一牺牲层107限定的边界向上腐蚀第二隔离支撑层112,最终形成空 气隙UO:8) 在振动膜108以及掺杂层104的表面分别设置金属电极111,完成硅微电容 传声器芯片的制备。上述技术方案中，所述歩骤2)中的凸起结构104'用下述方法制备在硅基片 咖的上表面101上淀积一氮化硅作为凸起结构层,厚度在OJ微米与1.5微米之间, 然后将该凸起结构层利用等离子刻蚀机在六氟化硫与氦气的气氛下腐蚀成凸起结构 104，，上述技术方案中，所述歩骤2)中的凸起结构104'用下述方法制备用等离子 体刻蚀机在六氟化硫与氮气的气氛下刻蚀硅基片100的上表面101,未被刻蚀部分 形成防粘凸起结构訓'，该凸起结构的高度由刻蚀的时间控制，刻蚀时间范围为5 秒 邻秒之间。上述技术方案中，所述步骤2)中在制备凸起结构104'的同时制备与凸起结构 i04'材料相同、寓度(即厚度)相同的环形第一隔离支撑层104"。上述技术方案中，所述歩骤3)、歩骤4)中的第一牺牲层107则选用氧化锌材 料制作；而第二隔离支撑层U2选用低温二甎化硅材料制作， 本发明在硅微电容传声器芯片为避免"软背板"这一严重影响传声器性能的闳 题，采用下背板结构方案，此时背板由掺杂单晶硅材料构成，能得到较厚的背板， 并且凸起结构制备在背板上，达到防粘连的目的同时还保证了硅微传声器较好的性能，避免了 "软背板"的不足。本发明的制备方法中采用反刻的方法，避免了在下背板上制备凸起结构可能会 引入硅基片表面的凹凸不平，得到的牺牲层在横向上具有光滑的边界，从而保证隨 后淀积得到的振动膜平整，通过本发明，可在硅微电容传声器芯片的下背板上制备 出防粘凸起结构，从而避免制备过程中的粘连。而且该凸起结构是制备在能得到较 厚的背板的下背板上，保证了硅徼电容传声器的性能。附國说明團i是一种上背板结构防粘连硅徼电容传声器芯片的剖面图；图2是本发明的硅微电容传声器芯片的俯视图；图3是本发明的硅微电容传声器芯片制备流程图；图4是对选择的硅基片上表面掺杂制备穿孔背板的示意图；图5a是在图4中的硅基片上表面背板区域制备实施例1中的防粘凸起结构的示意團S图5b是在图4中的硅基片上表面背板区域制备实施例2中的防粘凸起结构的示奄面.風园；图6a是在图5a对应的硅基片上制备完毕第一牺牲层、第二隔离支撑层以及振动膜层的结构示意图；图6b是在图5b对应的硅基片上制备宪毕第一牺牲层、第二隔离支撑层以及振 动膜层的结构示意图；图7是对图6a对应的硅基片体刻蚀、释放牺牲层所得硅微电容传声器芯片结构 的示意图；图8a是实施例1最终器件的剖面示意图 图8b是实施例2最终器件的剖面示意图。具体实肪式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一歩详细描述。 实施例1
如图8a所示,本实施例的硅微电容传声器芯片包括一硅基片IOO,在硅基片l加 的上表面101上具有由掺杂层104形成的穿孔背板，所述穿孔背板上具有成阵列分 布的声学栅孔鹏掺杂层訓上表面制备有防粘凸起结构鹏，，掺杂层104形成 的穿孔背板上方具有环形的隔离支撑层105，隔离支撑层105之上设有振动膜W8, 振动膜108以及掺杂层104的表面分别设有电极m,而在振动膜108和穿孔背板 之间具有空气隙1W,空气隙的厚度可在0.5微米 10微米之间取值。所述隔离支 撑层105的厚度大于凸起结构104，的厚度。凸起结构104，的横截面形状可为圆形、 矩形、多边形等，并呈阵列分布，并位于空气隙110中；单个凸起结构的横截面面 积可在20平方微米与1000平方微米之间取值，且凸起结构104，的厚度可在整个空 气隙UO最大厚度的50/ir"6(F/n之间取值(本实施例的空气隙110的最大厚度是隔离 支撑层105与凸起结构104'的厚度之和)。示例性的可选择横截面半径为5微米的 圆形凸起结构或者边长为10微米的正方形凸起结构，该凸起结构厚度为0.5微米, 空气隙UO最大厚度为3微米。本实施例中的振动膜W8具有一个中心部分略微向 上突起的平面。本实施例的硅微电容传声器芯片的制作方法如下-图3是本发明的总体流程图，图4、图5a、图6a、图7以及图8a示出了在一 个实施例中本发明的硅微电容传声器芯片的一个制备流程，其中图8a为根据本发明 的方法制备好的传声器芯片。如图4所示，首先选取一个硅基片100,该硅基片100为(100)n'型硅片。硅基 片100具有一个上表面101和一个下表面102,在一个实施例中，该硅基片100的 厚度为400微米，但是可以理解，本领域的技术人员可根据需要选择不同厚度的硅 基片100。硅基片100经过高温氧化工艺生长一层高温二氧化硅，示例性地，该高 温二氧化硅的厚度为L5微米在硅基片100的上表面101上对该层高温二氧化娃 光刻，利用氢氟酸腐蚀高温二諷化硅制成掩膜103。然后从上表面101开始向下对 硅基片100进行掺杂，这样掩膜103未覆盖的区域将被掺杂而形成掺杂层104。在 该实施例中，对硅基片100进行的是选择性掺杂，即对于在后续歩骤中将要形成为 硅微电容传声器芯片的声学孔的位置106'不进行掺杂。在本实施例中，硅基片IOO 的掺杂是对从上表面101对硅基片100进行硼扩散，扩散深度可在1微米至20微米 之间选择，本领域的技术人员也可根据实际需要作出其它选择-如图5a所示,用鲺氟酸去除图4中的高温二氧化硅掩膜103,然后在硅基片l加 的上表面101上淀积一凸起结构层，该结构层的材料可为氮化硅、二氣化硅等，厚
度在O.l徼米与1.5微米之间，示例性地，选择氮化硅材料作为凸起结构层，厚度为 0.5微米，光刻后将该凸起结构层利用等离子刻蚀机(IOP)在六氟化硫(SF6)与氦 气(He)的气氛下腐蚀成凸起结构104、然后再次涂光刻胶，光刻形成反刻掩膜层， 随后在其上淀积一第一牺牲层107,第一牺牲层107的高度与所制备的凸起结构104' 高度相同，然后泡入丙爾，去胶反刻(所谓的反刻，就是在制备所需要的薄膜前先 用光刻胶刻出反图形，保留光刻胶的位置是通常情况下正刻法去除光刻胶的位置， 然后蒸镀或者淀积薄膜，最后进行去胶，去胶的同时也就把附着在光刻胶上的薄膜 去掉了，留下来的薄膜就是所需要的图形)》再次光刻后将第一牺牲层107腐蚀成 为画形，然后，在第一牺牲层107之上再淀积出第二隔离支撑层112,该第二隔离 支撑层i12覆盖住了整个第一牺牲层107。第一牺牲层107的厚度最好小于第二牺 牲层112的厚度，在一个示例性的实施例中，该圆形的第一牺牲层107的厚度为0.5 微米，直径为1000微米，而第二隔离支撑层"2的厚度为2微米。霈要特别注意的 是，在本发明中，第一牺牲层W7除了要比第二隔离支撑层m更容易被腐蚀，并 且要适合反刻工艺的要求，在本实施例中，第二隔离支撑层U2可为低温二氧化硅 材料，而第一牺牲层107则可选用氧化锌，从下文的描述将可知道，在进行腐蚀时， 氧化锌被腐蚀的速度要远大于低温二氧化硅被腐蚀的速度。在形成第一牺牲层107 的过程中，可用磁控溅射工艺将氧化锌淀积在硅基片WO的上表面lOl,然后将硅 基片浸泡在丙酮中进行反刻去除光刻胶，然后再次光刻后用磷酸将其腐蚀为圆形。 然后，如图6a所示，利用低压化学气相淀积设备(LPCVD)在硅基片100的 上表面顧和下表面102双面分别淀积一层氮化硅，示例性地，该氮化硅层的厚度 为0,5微米。在硅基片咖的上表面他光刻后，上表面101的氮化硅层被等离子 体刻蚀机(ICP)刻蚀成圆形振动膜鹏；在硅基片100的下表面102光刻后，下表 面102的氮化硅层被等离子体刻蚀机(ICP)刻蚀成掩膜109,掩膜109的未覆盖区 域为一正方形，以便从该正方形区域开始对硅基片l加进行体刻蚀，其中，在刻蚀 出圆形振动膜108的同时，振动膜108之下的第二隔离支撑层112也被ICP刻蚀为 同样的圆形，而且此圆形的直径大于第一牺牲层107,示例性地，暈终形成的振动 膜108和第二隔离支撑层112的直径为1500微米,比第一牺牲层107直径的直径大 500微米，这样，从下文的描述将可知，第二隔离支撑层U2中与第一牺牲层！07 对应的部分m'将被腐蚀掉，而第二隔离支撑层112外围的一部分105'将命残留下 来作为硅微电容传声器芯片的隔离层。
结合图6a和图7，从硅基片100的下表面102开始对硅基片100用氣氧化钾进 行硅体刻蚀。在贫親化钾向上的腐蚀过程中，首先腐蚀出一个空心区域113,由于 硅基片100本身各向异性腐蚀的特性,类似于图1中的空心区域12,该空心区域U3 也通常为棱台形，其横向(硅基片100的上表面101和/或下表面102所在平面的方 向)截面为正方形。然后，氨氧化钾继续向上腐蚀，由于氢氧化钾对未进行硼扩散 掺杂区域的腐蚀速度远高于进行硼扩散掺杂的区域，因此，掺杂层腦中处于声学 栅孔位置106'(如图4所示)的硅材料被很快腐蚀去除，以形成硅微电容传声器芯 片的声学孔106,从而使得掺杂层104形成穿孔背板。然后，用氢氟酸通过声学孔106到达第一牺牲层107,如前所述，第一牺牲层 W7采用了更易被腐蚀的材料，例如氧化锌或磷硅玻璃，因此，第一牺牲层107很 快就被腐蚀完，而留下与第一牺牲层107形状相同的空气隙。之后，氛氟酸将继续 向上开始腐蚀第二隔离支撑层112。需要注意的是，在腐蚀第二隔离支撑层"2时, 由于第一牺牲层107已经基本上被腐蚀完，因此，氢氟酸将沿着与第一牺牲层W7 被腐蚀完后留下的空气隙限定的边界向上腐蚀第二隔离支撑层112。因为防粘凸起 结构采用的为耐氢氟酸腐蚀材料，故在空气隙110的腐蚀形成过程中，凸起结构将 保留在下背板上。例如，在前述第一牺牲层107为圆形的实施例中，氢氟酸将基本 上沿着第一牺牲层107所在位置的圆形边界向上腐蚀第二牺牲层112,这样，图6a 中硅微电容传声器芯片的空气隙110的形状将由第一牺牲层107的形状來限定，如 图6a所示，在第二隔离支撑层U2中，基本上是位于第一牺牲层107正上方的区域 U2，被腐蚀掉，而第二隔离支撑层112外围部分105，(基本上是围绕第一牺牲层107 的区域)残留下来形成图7中硅微电容传声器芯片的隔离层105。第一牺牲层107 和位于第一牺牲层107正上方的区域U2'被腐蚀掉后，其所在空间形成了图7中硅 微电容传声器芯片的空气隙110。最后，如图8a所示，在振动膜108以及掺杂层104的表面分别设置一金属电极 111,完成硅微电容传声器芯片的制备，电极111的设置在图2的俯视图中看得更清 楚，这两个金属电极111可通过在硅基片100的上表面101蒸镀一层金属薄膜，例 如铝膜，然后对该金属薄膜光刻并用磷酸腐蚀成电极llla实施例2如图8a所示,本实施例的硅微电容传声器芯片包括一硅基片IOO，在硅基片100
的上表面101上具有由掺杂层104形成的穿孔背板，所述穿孔背板上具有成阵列分 布的声学栅孔106;掺杂层104上表面制备有防粘凸起结构104，，以及环形的第一 隔离支撑层104",该第一隔离支撑层1M"的厚度与凸起结构104，一致。第一隔离 支撑层104"上方还具有环形的第二隔离支撑层m,所述第一隔离支撑层104'邻第 二隔离支撑层112构成隔离支撑层105:隔离支撑层105之上设有振动膜108,振动 膜腦以及掺杂层104的表面分别设有电极111,而在振动膜108和穿孔背板之间 具有空气隙UO,空气隙的厚度可在0.5微米 10微米之间取值。所述隔离支撑层 105的厚度大于凸起结构104'的厚度。凸起结构104'的横截面形状可为圆形、矩形、 多边形等,单个凸起结构的横截面面积可在20平方微米与1000平方微米之间取值, 且凸起结构104'的厚度可在空气隙110厚度的5%40%之间取值。本实施例中的凸 起结构104'的厚度为0.4微米。本实施例中的振动膜108为一光滑平面。本实施例的桂微电容传声器芯片的制备方法如下-与实施例1的制备流程相比较，本实施例的区别在于凸起结构104，的制备。 在本实施例中，用氢氟酸去除图4中的高温二氧化硅掩膜103后，对硅基片上表面 101涂光刻胶，光刻后，硅基片100的上表面101被等离子体刻蚀机(ICP)刻蚀， 未被刻蚀部分形成防粘凸起结构104'以及第一隔离支撑层104"(如图5b所示)，防 粘凸起结构的髙度由刻蚀的时间控制，刻蚀时间范围为5秒 卯秒之间，以不破坏 光刻胶的性质为限。直接利用ICP刻蚀中的光刻胶掩膜层作为随后反刻工艺中的掩 膜，在其上淀积一第一牺牲层107,然后泡入丙酮，去胶反刻(如图6b所示)。在 —个示例性的实施例中，防粘凸起结构104'高度为0.4微米，圆形的第一牺牲层107 的厚度为0.4微米，直径为1朋0微米，第一牺牲层107可选用氧化锌。在形成防粘 凸起结构104'的过程中，可用等离子体刻蚀机(1CP)在六氟化硫(SF6)与氮气(He) 的气氛下，对硅基片100的上表面则刻蚀15秒，然后将硅基片浸泡在丙醑中进行 反刻去胶，其余制备流程可参见上述第一种制备流程相应部分。实施例3如图8a所示,本实施例的硅微电容传声器芯片包括一硅基片IOO,在硅基片柳 的上表面101上具有由掺杂层104形成的穿孔背板，所述穿孔背板上具有成阵列分 布的声学栅孔106;掺杂层104上表面制备有防粘凸起结构104',该凸起结构104' 的横截面形状可为圆形、矩形、多边形等，单个凸起结构的横截面面积可在20平方
微米与1000平方微米之间取值,示例性的可选择横截面半径为5微米的圆形凸起结 构，该凸起结构厚度为0.1微米。
掺3^层104形成的穿孔背板上方具有环形的隔离支撑层105,隔离支撑层105 之上设有振动膜108,振动膜108以及掺杂层104的表面分别设有电极m,而在振 动膜108和穿孔背板之间具有空气隙110。所述隔离支撑层105的厚度大于凸起结 构104'的厚度。本实施例中，空气隙110的最大厚度为2微米(本实施例的空气隙 加的最大厚度是隔离支撑层105与凸起结构腦'的厚度之和)。
本实施例的制备方法与实施例1完全一致，不再赘述。
实施例4
如图8a所示,本实施例的硅微电容传声器芯片包括一硅基片IOO,在硅基片100 的上表面101上具有由掺杂层104形成的穿孔背板，所述穿孔背板上具有成阵列分 布的声学栅孔106:掺杂层104上表面制备有防粘凸起结构104',该凸起结构104' 的横截面形状可为圆形、矩形、多边形等，单个凸起结构的横截面面积可在20平方 微米与1000平方微米之间取值,示例性的可选择横截面半径为5微米的圆形凸起结 构，该凸起结构厚度为1.5微米。
掺杂层104形成的穿孔背板上方具有环形的隔离支撑层105，隔离支撑层105 之上设有振动膜108,振动旗l朋以及掺杂层104的表面分别设有电极111,而在振 动膜108和穿孔背板之间具有空气隙110。所述隔离支撑层105的厚度大于凸起结 构104'的厚度。本实施例中，空气隙UO的最大厚度为2.5微米(本实施例的空气 隙UO的最大厚度是隔离支撑层105与凸起结构104'的厚度之和)。
本实施例的制备方法与实施例1完全一致，不再赘述。
权利要求
1、 一种防粘连的硅微电容传声器芯片，包括一个底部具有空心区域(113)的 硅基片(l加)，具有成阵列分布的声学栅孔(l恥)的穿孔背板，振动膜(108),电 极(Ul)，其特征在于，所述穿孔背板位于硅基片U加)的空心区域(113)上方, 所述振动膜(108)位于穿孔背板上方，由一环形的隔离支撑层(105)支撑，振动 膜(108)、隔离支撑层(W5)与穿孔背板之间形成空气隙U10);所述穿孔背板上 表面制有凸起结构U04')，该凸起结构(104，)呈阵列分布，并位于空气隙(110) 中，其凸起高度与空气隙(110)厚度的比值在5%至60%之间。
2、 按权利要求1所述的防粘连的硅微电容传声器芯片，其特征在于，所述凸起 结构U04')的横截面面积在20平方微米与1000平方微米之间取值。
3、 按权利要求1所述的防粘连的硅微电容传声器芯片，其特征在于，所述凸起 结构(104')的横截面形状为圆形、矩形或多边形。
4、 按权利要求1所述的防粘连的硅微电容传声器芯片，其特征在于，所述振动 膜(108)的中心部分具有一向上突起的平面。
5、 按权利要求1所述的防粘连的硅微电容传声器芯片，其特征在于，所述隔离 支撑层(105)由第一隔离支撑层(104")和第二隔离支撑层(112)构成，所述第 —隔离支撑层(104")厚度与凸起结构U04')高度相同所述振动膜(108)为一 光滑平面o
6、 一种防粘连的硅微电容传声器芯片制备方法，其特征在于，包括如下歩骤-1) 选取一硅基片(100)，对硅基片(l加)进行选择性掺杂，形成一具有多个 孔状未掺杂区域的掺杂层(104):2) 在所述硅基片(100)的掺杂层U04)上表面制备多个凸起结构ao4，)，所述凸起结构a04')使用耐氛氟酸材料制备3) 在掺杂层(!04)上淀积第一牺牲层(107)，然后用反刻的方法将该第一牺 ttM (107)的上表面平滑成一光滑平面；所述第一牺牲层U07)的高度与所制备 的凸起结构(104')离度相同4) 在第一牺牲层(107)之上再淀积出第二隔离支撑层(112),该第二隔离支 撑层(m)覆盖住了整个第一牺牲层(107):所述第一牺牲层U07)比第二隔离 支撑层《m)更容易被氢氣酸腐蚀； 5〉利用低压化学气相淀积设备在第二隔离支撑层(112〉上淀积一氮化硅层， 并将该氮化硅层刻蚀为振动膜(108);6) 从硅基片(100)的下表面(102)开始对硅基片(100)用氢氧化钾进行硅 体刻蚀，形成空心区域(113)，掺杂层(104)中的多个孔状未掺杂区域被腐蚀去除, 形成硅微电容传声器芯片的声学栅孔(106);7) 用氨氟酸通过声学孔(106)腐蚀第一牺牲层(107),第一牺牲层(107)被 腐蚀完后,氢氟酸沿着第一牺牲层(107)限定的边界向上腐蚀第二隔离支撑层(U2), 最终形成空气隙(110〉8)在振动膜(i朋)以及掺杂层(uw)的表面分别设置金属电极un),完成硅徽电容传声器芯片的制备。
7、 按权利要求6所述的防粘连的硅微电容传声器芯片制备方法，其特征在于, 所述歩骤2)中的凸起结构(104')用下述方法制备在硅基片(100)的上表面(101) 上淀积一氮化硅作为凸起结构层，厚度在OJ微米与1.5微米之间，然后将该凸起结 构层利用等离子刻蚀机在六氟化硫与氦气的气氛下腐蚀成凸起结构(104')。
8、 按权利要求6所述的防粘连的硅微电容传声器芯片制备方法，其特征在于， 所述歩骤2)中的凸起结构(104，)用下述方法制备用等离子体刻蚀机在六氟化 硫与氮气的气氛下刻蚀硅基片UOO)的上表面(101),未被刻蚀部分形成防粘凸起 结构(104，)，该凸起结构的高度由刻蚀的时间控制，刻蚀时间范围为5秒 卯秒 之间。
9、 按权利要求6所述的防粘连的硅微电容传声器芯片制备方法，其特征在于, 所述歩骤2)中在制备凸起结构U04')的同时制备与凸起结构(104，)材料相同、 高度相同的环形第一隔离支撑层(104，，)。
10、按权利要求6所述的防粘连的娃徽电容传声器芯片制备方法，其特征在于, 所述步骤3)、步骤4)中的第一牺牲层(107)则选用氧化锌材料制作；而第二隔离 支撑层选用低温二氧化硅材料制作。
全文摘要
本发明涉及一种防粘连硅微电容传声器芯片及其制备方法，包括硅基片，穿孔背板，振动膜，电极，其特征在于，所述穿孔背板位于硅基片的空心区域上方，所述振动膜位于穿孔背板上方，由一环形的隔离支撑层支撑，振动膜与穿孔背板之间形成空气隙；所述穿孔背板上表面制有凸起结构。制备方法由掺杂、制备凸起结构、淀积牺牲层和支撑层、腐蚀、制备振动膜及电极等步骤组成。本发明由于具有防粘微突出的结构，避免了在牺牲层释放时升华干燥工艺过程中以及工作过程中可能发生的粘连，大大提高了器件的合格率。同时本发明制备在下背板上的凸起结构方案能够制备得到较厚的背板，有效的避免了以往上背板结构中制备防粘微突出方案中“软”背板的问题。
文档编号H04R31/00GK101123827SQ200610089250
公开日2008年2月13日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者联 徐, 汪承灏, 昕 潘 申请人:中国科学院声学研究所