一種mems麥克風(fēng)及其制備方法、電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種MEMS麥克風(fēng)及其制備方法、電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子消費領(lǐng)域，多功能設(shè)備越來越受到消費者的喜愛，相比于功能簡單的設(shè)備，多功能設(shè)備制作過程將更加復(fù)雜，比如需要在電路版上集成多個不同功能的芯片，因而出現(xiàn)了 3D 集成電路(integrated circuit, IC)技術(shù)。
[0003]其中，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)在體積、功耗、重量以及價格方面具有十分明顯的優(yōu)勢，至今已經(jīng)開發(fā)出多種不同的傳感器，例如壓力傳感器、加速度傳感器、慣性傳感器以及其他的傳感器。
[0004]在MEMS領(lǐng)域中，電容式MEMS器件的工作原理是由振膜(Membrane)的運動產(chǎn)生電容的變化，利用電容變化量進(jìn)行運算和工作的，現(xiàn)有常用的MEMS麥克風(fēng)包括振膜、背板及位于背板下方的背腔組成。通過振膜將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。
[0005]目前在MEMS麥克風(fēng)的制備過程中，在形成振膜以及背板之后需要去除所述振膜和背板之間的犧牲材料層以及背板另一側(cè)的犧牲材料層，以分別形成空腔和背腔。在該過程中所述背板通常選用SiN，并且選用濕法BOE蝕刻去除背板兩側(cè)的犧牲材料層，在該蝕刻過程中會對所述背板SiN造成損壞，由于所述背板SiN具有特定的顏色，當(dāng)所述背板SiN受到損壞時即發(fā)生顏色消除現(xiàn)象(discolor)，造成器件的良率和性能的降低。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)中MEMS麥克風(fēng)的制備方法存在上述弊端，不利于批量化生產(chǎn)，需要對目前所述MEMS麥克風(fēng)及其制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0008]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種MEMS麥克風(fēng)的制備方法，包括:
[0009]步驟SI:提供MEMS晶圓，在所述MEMS晶圓上形成有振膜，在所述振膜上形成有犧牲材料層；
[0010]步驟S2:在所述犧牲材料層上依次形成等離子體增強SiN層和低壓SiN層，以形成背板。
[0011]可選地，所述方法還進(jìn)一步包括:
[0012]步驟S3:圖案化所述背板，以在所述背板中形成若干開口 ；
[0013]步驟S4:再次沉積犧牲材料層，以覆蓋所述背板并填充所述開口 ；
[0014]步驟S5:執(zhí)行MEMS工藝，然后去除所述背板兩側(cè)的所述犧牲材料層，以分別形成麥克風(fēng)空腔和背腔。
[0015]可選地，在所述步驟S2中，所述低壓SiN層的厚度為100-200nm。
[0016]可選地，在所述步驟S2中，所述低壓SiN層的沉積溫度為700-800°C。
[0017]可選地，在所述步驟S2中，所述低壓SiN層的沉積時間為30_90min。
[0018]可選地,在所述步驟S2中，所述低壓SiN層的沉積壓力小于ltorr。
[0019]可選地，所述犧牲材料層選用等離子體增強氧化物。
[0020]可選地，在所述步驟S5中選用緩沖氧化蝕刻劑進(jìn)行濕法蝕刻，以去除所述犧牲材料層。
[0021]本發(fā)明還提供了一種基于上述方法制備得到的MEMS麥克風(fēng)。
[0022]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的MEMS麥克風(fēng)。
[0023]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，在沉積等離子體增強SiN層(PE-SiN)之后在所述等離子體增強SiN層(PE-SiN)上方進(jìn)一步形成低壓SiN層，以形成背板，在后續(xù)的濕法BOE蝕刻過程中，所述BOE蝕刻對所述低壓SiN層的蝕刻速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述等離子體增強SiN層(PE-SiN)，因此不會對所述低壓SiN層造成損害，而且在后續(xù)的工藝步驟中所述低壓SiN層也不用去除，可以作為背板的一部分，使制備得到的背板具有良好的形貌和性能，所述方法不僅工藝簡單，而且會增加工藝成本，同時不會發(fā)生失去顏色的現(xiàn)象，提高了 MEMS麥克風(fēng)的性能和良率。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0025](I) SiN層表面不會受到損害，不會失去顏色。
[0026](2)在沉積所述等離子體增強SiN層之后，退火步驟是可選的，不是必須執(zhí)行的。
[0027](3)工藝成本低。
【附圖說明】
[0028]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0029]圖1a-1b為現(xiàn)有技術(shù)中所述MEMS麥克風(fēng)的制備過程示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明一實施例中所述MEMS麥克風(fēng)的制備過程示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明一【具體實施方式】中MEMS麥克風(fēng)的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0032]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0033]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0034]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0035]空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。
[0036]在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。
[0037]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0038]現(xiàn)有技術(shù)中制備MEMS麥克風(fēng)的方法如圖1a-1b所示，首先提供MEMS晶圓(圖中未示出)，然后在所述MEMS上形成振膜101，然后在所述振膜上形成犧牲材料層102，并在所述犧牲材料層102上形成背板103，所述背板103選用等離子體增強SiN(PE-SiN)，然后執(zhí)行退火工藝。
[0039]接著圖案化所述背板103，以在所述背板上形成若干相互間隔的開口，接著繼續(xù)沉積所述犧牲材料層102，以覆蓋所述背板和所述開口，如圖1a所示。
[0040]然后執(zhí)行MEMS工藝，在后續(xù)的步驟中通過所述開口去除所述背板兩側(cè)的犧牲材料層，以分別形成麥克風(fēng)空腔和背腔，如圖1b所示。在該步驟中，選用濕法BOE蝕刻去除背板兩側(cè)的犧牲材料層，在該蝕刻過程中會對所述背板SiN造成損壞，由于所述背板SiN具有特定的顏色，當(dāng)所述背板SiN受到損壞時即發(fā)生顏色消除現(xiàn)象(discolor)，造成器件的良率和性能的降低。
[0041]目前解決上述問題的方法包括以下兩種:第一種方法為增加等離子體增強SiN(PE-SiN)的沉積溫度，將所述沉積溫度增加至480°C，但是所述方法需要在專門的沉積腔室中執(zhí)行，給器件制備工藝帶來很多不便。
[0042]第二種方法為增加所述等離子體增強SiN(PE-SiN)沉積后執(zhí)行的退火工藝的退火溫度和退火時間，例如在650°C下退火3小時，但是所述方法的工藝余裕(Littlemargin)變小,而且退火溫度和退火時間的增加使工藝成本提高。
[0043]因此，上述兩種方法均存在弊端，需要對目前所述MEMS麥克風(fēng)的制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述問題。
[0044]實施例1
[0045]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種MEMS麥克風(fēng)的制備方法，下面結(jié)合附圖2對所述方法作進(jìn)一步的說明。
[0046]首先，執(zhí)行步驟201，提供MEMS晶圓，并在所述MEMS晶圓上形成振膜201。
[0047]具體地，如圖2所示，其中，所述MEMS晶圓可以選用S1、多晶硅、SiGe中的一種，并不局限于某一種。
[0048]在所述MEMS晶圓上形成振膜201，其中所述振膜201可以選用Si或多晶硅，以在后續(xù)的步驟中通過振膜(Membrane)的運動產(chǎn)生電容的變化，利用電容變化量進(jìn)行運算和工作，所述MEMS麥克風(fēng)包括振膜、背板及位于背板下方的背腔組成，通過振膜將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。
[0049]需要說明的是在形成所述振膜之前還可以進(jìn)一步包含其他常規(guī)步驟，在此不再贅述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體需要進(jìn)行設(shè)置。
[0050]執(zhí)行步驟202，在所述振膜201上沉積犧牲材料層202，以覆蓋所述振膜201。
[0051]具體地，如圖2所示，在所述振膜上方形成犧牲材料層，以便在后續(xù)的步驟中去除所述犧牲材料層202之后形成麥克風(fēng)空腔。
[0052]可選地，所述犧牲材料層202可以選用氧化物層，例如可以選用等離子體增強氧化物(PE-Ox)。
[0053]進(jìn)一步，所述等離子體增強氧化物(PE-Ox)的厚度并不局限于某一數(shù)值范圍，可以根據(jù)具體需要進(jìn)行設(shè)置。
[0054]其中，所述等離子體增強氧化物(PE-Ox)的沉積方法可以選用化學(xué)氣相沉積(CVD)法、物理氣相沉積(PVD)法