专利名称：电容式麦克风的薄膜结构及其的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种用于电容式麦克风的薄膜结构及其的形成方法。
背景技术：
在声学领域中，许多传统技术制造的麦克风器件一致性和稳定性差，可靠性低，限制麦克风器件在高保真和语音识别方面的应用。最新技术研制出的微硅麦克风即电容式麦克风具有噪声小、失真小、灵敏度高等特点。专利号为ZL200410033638. I的专利文件中提供了一种电容式麦克风结构及其形成方法。具体地，所述电容式麦克风具有相对设置的两个极板，如采用单晶硅薄膜材料作 为电容的一个极板，掺杂的多晶硅薄膜材料作为电容的另一个极板。其中，在其中的一个极板上设置有若干个释放孔，当空气通过释放孔的时候，将引起相对设置的另外一个极板薄膜的振动，进而两个极板之间的电容发生变化，通过电容的变化进而得到空气振动的信息。如在单晶硅薄膜的极板上设有若干个释放孔，空气通过释放孔时，引起多晶硅薄膜的极板振动，进而两个极板之间的电容发生变化，通过电容的变化得到空气振动的信息。但是，所述电容式麦克风的结构的稳定性仍然较差。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种电容式麦克风的薄膜结构及其的形成方法，以提高电容式麦克风的结构稳定性。为解决上述问题，本发明提供一种电容式麦克风的薄膜结构，包括基底,位于所述基底上的复合多晶娃层，所述复合多晶娃层至少包括一层掺杂多晶娃层及一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。可选的，所述掺杂多晶硅层内的掺杂离子为磷离子或硼离子。可选的，所述掺杂多晶硅层内的掺杂离子浓度范围为I. 0E17atom/cm3
I.0E19atom/cm3。可选的，所述掺杂多晶娃层的数目为一层或一层以上，所述未掺杂多晶娃层的数目为一层或一层以上，其中掺杂多晶娃层和未掺杂多晶娃层交替设置。可选的，所述复合多晶娃层包括位于所述基底上的第一掺杂多晶娃层，位于所述第一掺杂多晶娃层表面的未掺杂多晶娃层，及位于所述未掺杂多晶娃层表面的第二掺杂多晶娃层。可选的，所述掺杂多晶娃层的厚度范围为O. 5 μ m 2. 5 μ m,所述未掺杂多晶娃层的厚度范围为O. 3 μ m 2. O μ m。本发明还提供一种电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，包括提供基底，在所述基底上形成复合多晶硅层，所述复合多晶硅层至少包括一层掺杂多晶娃层及与一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。
可选的，形成所述掺杂多晶硅包括在沉积多晶硅时，同时对所述多晶硅进行离子掺杂，形成掺杂多晶娃层。可选的，所述离子掺杂的离子为磷离子或硼离子。可选的，所述掺杂多晶硅层的工艺参数为沉积多晶硅的温度范围为5600C _580°C，掺杂离子浓度范围为I. 0E17atom/cm3 L 0E19atom/cm3，沉积时间范围为3小时 5小时。可选的，所述未掺杂多晶硅层的工艺参数为沉积温度范围为600°C 650°C，沉积时间范围为I小时 2小时。可选的，形成所述掺杂多晶硅层后还包括对所述掺杂多晶硅层进行退火工艺。
可选的，所述退火工艺的参数为退火温度范围为1050 1150°C，所述退火时间范围为30分钟 60分钟。可选的，所述形成复合多晶硅层包括在所述基底上形成第一掺杂多晶硅层；接着在所述第一掺杂多晶娃层表面形成未掺杂多晶娃层；然后在所述未掺杂多晶娃层表面形成第二掺杂多晶硅层。可选的，形成所述第一掺杂多晶硅层的温度范围为560°C _580°C，时间范围为I 3小时；形成所述未掺杂多晶硅层的温度范围为600°C _650°C，时间范围为I 2小时；形成所述第二掺杂多晶硅层的温度范围为560°C _580°C，时间范围为I 3小时。与现有技术相比，本发明具有以下优点现有技术形成的电容式麦克风的薄膜结构为形成在基底表面的单层掺杂多晶硅或者为单层的未掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅对所述基底具有较大的拉应力，使得所述薄膜结构内凹；而所述未掺杂多晶硅层对所述基底具有较大的压应力，使得所述薄膜结构外凸。本发明通过形成复合多晶硅层，所述复合多晶硅层至少包括一层掺杂多晶硅层及一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。并通过所述掺杂多晶娃层与未掺杂多晶硅对基底的应力可以相消，使得所述薄膜结构平坦。而又因为电容式麦克风是通过薄膜结构的形变以获得电容值，所以平坦的薄膜结构可以提高所述电容式麦克风的薄膜结构的稳定性。
图I是本发明一实施例的电容式麦克风的薄膜结构的示意图。图2至图5是本发明一实施例的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法过程示意图。
具体实施例方式现有技术形成的电容式麦克风的结构稳定性较差，发明人发现原因如下现有技术形成的电容式麦克风的薄膜结构为形成在基底表面的单层掺杂多晶娃或者单层的未掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅对所述基底具有较大的拉应力，尤其是所述掺杂多晶硅层的边缘对所述基底具有较大的拉应力，使得所述薄膜结构内凹；而所述未掺杂多晶硅层对所述基底具有较大的压应力，尤其是所述掺杂多晶硅层的边缘对所述基底具有较大的拉应力，使得所述薄膜结构外凸。而又因为电容式麦克风是通过薄膜结构的形变以获得电容值，所以内凹状态或外凸状态的不平坦的薄膜结构会影响所述电容式麦克风的稳定性。为解决上述问题，本发明提供一种电容式麦克风的薄膜结构，包括基底，位于所述基底上的复合多晶硅层，所述复合多晶硅层至少包括一层掺杂多晶娃层及一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。如图I所不,为本发明一实施例的电容式麦克风的薄膜结构,包括基底100,位于所述基底100表面的复合多晶硅层110，所述 复合多晶硅层110包括位于所述基底100表面的第一掺杂多晶娃层111，位于所述第一掺杂多晶娃层111表面的未掺杂多晶娃层112,及位于所述未掺杂多晶娃层112表面的第二掺杂多晶娃层113。所述第一掺杂多晶硅层111和第二掺杂多晶硅层113内的掺杂离子为磷离子或硼离子。所述掺杂离子浓度范围为1.0E17atom/cm3 1.0E19atom/cm3。其中，所述第一掺杂多晶硅层111和第二掺杂多晶硅层113的厚度范围均为O. 5 μ m 2. 5 μ m，所述未掺杂多晶硅层112的厚度范围为O. 3 μ m 2. O μ m。作为一个实施例，所述第一掺杂多晶硅层111的厚度为I. 3 μ m，所述第二掺杂多晶硅层113的厚度为I. 4 μ m，所述未掺杂多晶硅层112的厚度为O. 4μ m。作为其他实施例，所述复合多晶硅层中掺杂多晶硅层的数目可以为其他数目，所述未掺杂多晶硅层的数目也可以为其他数目，其中掺杂多晶硅层和未掺杂多晶硅层交替设置。本发明还提供一种电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，包括提供基底，在所述基底上形成复合多晶硅层，所述复合多晶硅层至少包括一层掺杂多晶硅层及与一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。下面结合附图对本发明一实施例的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法进行详细说明。如图2所示，提供基底010，所述基底010的材料为硅。所述基底010具有平坦表面。如图3所不,在所述基底010表面形成第一掺杂多晶娃层021。具体地，在所述基底010表面沉积多晶娃材料，并同时对所述多晶娃材料进行尚子掺杂，即在含有掺杂离子的环境中进行多晶硅的沉积。所述掺杂的离子为磷离子或硼离子。所述掺杂离子的浓度范围为I. 0E17atom/cm3 I. 0E19atom/cm3。所述沉积时间范围为3小时 5小时。所述第一掺杂多晶硅层021的厚度范围为O. 5 μ m 2. 5 μ m。为提高掺杂多晶硅层内的掺杂离子的均匀性，应适当降慢所述掺杂多晶硅层的沉积速率。即可以通过降低所述沉积温度以放缓沉积速率，提高掺杂多晶硅层内的掺杂离子的均匀性。所以沉积掺杂多晶硅的温度范围为560°C -580°C。后续形成的未掺杂多晶硅层的温度范围为600°C 650°C。因为所述第一掺杂多晶硅层021对基底010具有较大的拉应力，所以造成形成有第一掺杂多晶硅层021的基底010边缘翘起，中心区域凹陷的形状。如图4所示，沉积未掺杂多晶硅层022，所述未掺杂多晶硅层的工艺参数为沉积温度范围为600°C 650°C，沉积时间范围为I小时 2小时。所述未掺杂多晶硅层022的厚度范围为O. 3 μ m 2. O μ m。因为所述未掺杂多晶硅层022对所述基底010为压应力，尤其所述未掺杂多晶硅层022的边缘对所述基底010的压应力较大。又因为前述因形成第一掺杂多晶硅层021的原因，所述形成有第一掺杂多晶硅层021的基底010具有边缘翘起、中间凹陷的形状。所以接着形成有所述未掺杂多晶硅层022后，又会因为所述未掺杂多晶硅022对所述基底010具有较大的压应力，尤其是所述未掺杂多晶硅022的边缘对所述基底010具有较大的压应力，最终两次的形变可以相抵消，形成有较为平坦的表面。为了提高所述压应力和拉应力之间的均衡，进而提高形成薄膜结构的均匀性。本实施例后续还形成有第二掺杂多晶硅层。如图5所示，在所述未掺杂多晶硅层022表面形成第二掺杂多晶硅层023。所述第一掺杂多晶娃层021、未掺杂多晶娃层022及第二掺杂多晶娃层023构成复合多晶娃层020。具体地,在所述未掺杂多晶娃层022表面沉积多晶娃材料,并同时对所述多晶娃材料进行离子掺杂，即在含有掺杂离子的环境中进行多晶硅的沉积。所述掺杂的离子为磷离子或硼离子。所述掺杂离子的浓度范围为I. 0E17atom/cm3 I. 0E19atom/cm3。所述沉积 时间范围为3小时 5小时。所述第二掺杂多晶硅层023的厚度范围为O. 5 μ m 2. 5 μ m。为提高掺杂多晶硅层内的掺杂离子的均匀性，应适当降慢所述掺杂多晶硅层的沉积速率。即可以通过降低所述沉积温度以放缓沉积速率，提高掺杂多晶硅层内的掺杂离子的均匀性。所以沉积掺杂多晶硅的温度范围为560°C -580°C。因为所述第二掺杂多晶硅层023具有较大的拉应力，且所述第二掺杂多晶硅层023的边缘具有较大的拉应力，则可以再次均衡前述的第一掺杂多晶娃层021与未掺杂多晶硅层022及基底010之间的应力。达到更为平坦的薄膜结构。进一步地，为提高掺杂离子在掺杂多晶硅内的掺杂分布的均匀性，还可以对在形成掺杂多晶硅层后，对所述掺杂多晶硅层进行退火工艺。所述退火工艺的参数为退火温度范围为1050 1150°C，所述退火时间范围为30分钟 60分钟。进一步地，在掺杂离子之后对所述掺杂多晶硅层进行退火工艺，还可以降低所述掺杂多晶硅层的电阻数值。发明人进一步还发现，可以通过调整上述薄膜结构中的第一掺杂多晶硅层021、未掺杂多晶硅层022及第二掺杂多晶硅层023之间的厚度比值及沉积参数，以改变薄膜结构中的应力，达到更为均匀的平坦薄膜结构。本发明提供的薄膜结构可以作为电容式麦克风中的一个电极板，另一个极板采用其他现有的薄膜结构。也可以电容式麦克风中的两个电极板均分别采用本发明提供的薄膜结构。发明人对现有技术及本发明的电容式麦克风的薄膜结构进行对比研究，结果如表I和表2所示。在实际工艺中，同一批次的薄膜结构位于一个炉管内进行沉积，所以本实验就同一工艺在炉管中不同位置处形成的薄膜结构分别进行测量。其中，表I为一层多晶硅层，如一层掺杂多晶娃层或一层未掺杂多晶娃层，表2为通过两种不同工艺形成的复合多晶硅层。数值表示中，压强为正值代表拉应力产生的压强，压强为负值代表压应力产生的压强。
权利要求
1.一种电容式麦克风的薄膜结构,其特征在于,包括 基底，位于所述基底上的复合多晶娃层，所述复合多晶娃层至少包括一层掺杂多晶娃层及一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。
2.如权利要求I所述的电容式麦克风的薄膜结构，其特征在于，所述掺杂多晶娃层内的掺杂离子为磷离子或硼离子。
3.如权利要求I所述的电容式麦克风的薄膜结构，其特征在于，所述掺杂多晶娃层内的惨杂离子浓度范围为I. 0E17atom/cm3 I. 0E19atom/cm3。
4.如权利要求I所述的电容式麦克风的薄膜结构，其特征在于，所述掺杂多晶娃层的数目为一层或一层以上，所述未掺杂多晶娃层的数目为一层或一层以上，其中掺杂多晶娃层和未掺杂多晶娃层交替设置。
5.如权利要求4所述的电容式麦克风的薄膜结构,其特征在于,所述复合多晶娃层包括位于所述基底上的第一掺杂多晶娃层，位于所述第一掺杂多晶娃层表面的未掺杂多晶娃层，及位于所述未掺杂多晶娃层表面的第二掺杂多晶娃层。
6.如权利要求I所述的电容式麦克风的薄膜结构，其特征在于，所述掺杂多晶娃层的厚度范围为O. 5 μ m 2. 5 μ m，所述未掺杂多晶硅层的厚度范围为O. 3 μ m 2. O μ m。
7.—种电容式麦克风的薄膜结构的形成方法,其特征在于,包括 提供基底，在所述基底上形成复合多晶硅层，所述复合多晶硅层至少包括一层掺杂多晶娃层及与一层与所述掺杂多晶娃层不同层的未掺杂多晶娃层。
8.如权利要求7所述的薄膜结构的形成方法，其特征在于，形成所述掺杂多晶硅包括在沉积多晶硅时，同时对所述多晶硅进行离子掺杂，形成掺杂多晶硅层。
9.如权利要求7所述的薄膜结构的形成方法，其特征在于，所述离子掺杂的离子为磷离子或硼离子。
10.如权利要求7所述的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，其特征在于，所述掺杂多晶硅层的工艺参数为沉积多晶硅的温度范围为560°C -580°C，掺杂离子浓度范围为I.0E17atom/cm3 I. 0E19atom/cm3,沉积时间范围为3小时 5小时。
11.如权利要求7所述的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，其特征在于，所述未掺杂多晶硅层的工艺参数为沉积温度范围为600°C 650°C，沉积时间范围为I小时 2小时。
12.如权利要求7所述的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，其特征在于，形成所述掺杂多晶硅层后还包括对所述掺杂多晶硅层进行退火工艺。
13.如权利要求12所述的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，其特征在于，所述退火工艺的参数为退火温度范围为1050 1150°C，所述退火时间范围为30分钟 60分钟。
14.如权利要求7所述的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，其特征在于，所述形成复合多晶娃层包括在所述基底上形成第一掺杂多晶娃层；接着在所述第一掺杂多晶娃层表面形成未掺杂多晶娃层；然后在所述未掺杂多晶娃层表面形成第二掺杂多晶娃层。
15.如权利要求14所述的电容式麦克风的薄膜结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一掺杂多晶硅层的温度范围为560°C _580°C，时间范围为I 3小时；形成所述未掺杂多晶硅层的温度范围为600°C _650°C，时间范围为I 2小时；形成所述第二掺杂多晶硅层的温度范围为560°C _580°C，时间范围为I 3小时。
全文摘要
一种电容式麦克风的薄膜结构，包括基底，位于所述基底上的复合多晶硅层，所述复合多晶硅层至少包括一层掺杂多晶硅层及一层与所述掺杂多晶硅层不同层的未掺杂多晶硅层。本发明还提供一种电容式麦克风的薄膜结构的形成方法。通过所述掺杂多晶硅层与未掺杂多晶硅对基底的应力相消，使得所述薄膜结构平坦。而又因为电容式麦克风是通过薄膜结构的形变以获得电容值，所以平坦的薄膜结构可以提高所述电容式麦克风的薄膜结构的稳定性。
文档编号H04R19/04GK102932719SQ20111023166
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者刘国安, 刘煊杰, 何云 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司