麦克风的制备方法

技术领域

本公开涉及半导体制备技术领域，特别是涉及一种麦克风的制备方法。

背景技术

近年来，MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems：微电子机械系统)器件由于具有小型化、易集成、高性能、低成本等特点，引起了人们的广泛关注。MEMS麦克风是迄今最成功的MEMS产品之一，MEMS麦克风可以做得很小，使得它可以广泛地应用到手机、笔记本电脑、平板电脑和摄像机等便携设备中。

电容式麦克风的主结构为两块电容极板，即振膜和背板，振膜和背板之间有空腔，声音引起振膜振动，从而实现声音的录入。基于MEMS工艺制作电容式麦克风时，通常通过需要借助牺牲层在振膜和背板之间制造空腔。MEMS麦克风一般包含两部分牺牲层，且分别位于振膜的上面以及下面，如果两部分牺牲层同时通过湿法刻蚀释放，则长时间的湿法刻蚀会损伤振膜。

因此，如何在牺牲层释放时保护麦克风免受损伤是亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种麦克风的制备方法，使得在牺牲层释放时，可以有效保护麦克风免受损伤。

本申请实施例提供了一种麦克风的制备方法，包括以下步骤：提供基底；于基底的上表面形成第一牺牲层；于第一牺牲层的上表面形成振膜；于振膜的上表面及第一牺牲层裸露的表面形成第二牺牲层；于位于振膜上表面的第二牺牲层的表面形成背板；于基底内形成背腔，背腔暴露出第一牺牲层；于所述背板上形成保护层；基于背腔去除第一牺牲层；去除保护层；并去除位于振膜上表面的第二牺牲层。

上述麦克风的制备方法，在去除第一牺牲层之前，在所述背板上设置一个特殊的保护层，该保护层能够保护振膜在释放去除第一牺牲层时不受损伤。这种麦克风的制备方法能够获得较高质量的麦克风，且相对于直接用市面上的抗腐蚀材料成本更低。

可选地，于第一牺牲层的上表面形成振膜包括：于第一牺牲层的上表面形成第一膜层；于第一膜层的上表面形成第二膜层。

可选地，第一牺牲层包括氧化硅层，第二牺牲层包括氧化硅层；第一膜层包括多晶硅层；第二膜层包括氮化硅层。

可选地，基于背腔去除第一牺牲层包括：采用湿法刻蚀工艺去除第一牺牲层；去除位于振膜上表面的第二牺牲层包括：采用干法刻蚀工艺去除位于振膜上表面的第二牺牲层。

可选地，湿法刻蚀工艺中的湿法腐蚀溶液包括氢氟酸；干法刻蚀工艺中的刻蚀气体包括氟化氢气体。

可选地，形成背板之后，且于基底内形成背腔之前，还包括：于背板内形成声孔，声孔暴露出第二牺牲层；于背板的上表面形成电极。

可选地，于背板上形成保护层包括：于背板上形成介质层，所述介质层至少覆盖背板的上表面；于介质层的边缘形成负胶层，所述负胶层的形状为环形；于介质层的上表面及负胶层的表面形成正胶层，介质层、正胶层及负胶层共同构成保护层。

本申请采用介质层、正胶层及负胶层共同构成保护层，在麦克风得到的制备过程中，去除第一牺牲层之前，在背板上设置一个由三种不同材料层构成的保护层，该保护层能够保护振膜在释放去除第一牺牲层时不受损伤，进而有利于制备高质量的麦克风。

可选地，于介质层的边缘形成负胶层包括：于介质层的上表面旋涂负胶材料层；对负胶材料层进行曝光显影，以得到负胶层。

可选地，负胶层的宽度为1~10mm。

可选地，于介质层的上表面旋涂负胶材料层之后，对负胶材料层进行显影曝光之前还包括：对负胶材料层进行烘烤固化；于介质层的上表面及负胶层的表面形成正胶层包括：于介质层的上表面及负胶层的表面形成正胶材料层；对正胶材料层进行烘烤固化，以得到正胶层。

可选地，背板的边缘呈阶梯状；所述于背板上形成保护层包括：于背板的边缘形成环形金属层，所述环形金属层呈阶梯状；于背板上形成介质层，所述介质层位于所述环形金属层的内侧；于所述介质层的上表面及所述环形金属层的上表面形成负胶层，所述介质层、所述负胶层及所述环形金属层共同构成所述保护层。

可选地，所述于背板上形成介质层包括：于背板上及所述环形金属层的上表面形成介质材料层；刻蚀去除位于所述环形金属层上表面的所述介质材料层，以得到所述介质层。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中提供的一种麦克风制备方法的流程示意图；

图2为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中提供基底后的结构示意图；

图3为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于基底的上表面形成第一牺牲层后的结构示意图；

图4为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于第一牺牲层的上表面形成第一膜层后的结构示意图；

图5为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于第一牺牲层的上表面形成的第二膜层后的结构示意图；

图6为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于振膜的上表面及第一牺牲层裸露的表面形成第二牺牲层后的结构示意图；

图7为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于位于振膜上表面的第二牺牲层的表面形成背板后的结构示意图；

图8为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于基底内形成电极及背腔，背腔暴露出第一牺牲层后的结构示意图；

图9为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中于背板上形成保护层后的结构示意图；

图10为一实施例中提供的一种胶层结构的俯视结构示意图；

图11为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中基于背腔去除第一牺牲层后的结构示意图；

图12为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中去除保护层后的结构示意图；

图13为一实施例中提供的一种麦克风制备方法中去除位于振膜上表面的第二牺牲层后的结构示意图；

图14为另一实施例中提供的一种麦克风制备方法中形成保护层后的局部的结构示意图。

附图标记说明：

10-基底；101-第一凹槽；102-第二凹槽；

21-第一牺牲层；211-第三凹槽；212-第一开口；

22-第二牺牲层；221-第三开口；

30-振膜；

31-第一膜层；311-第四凹槽；312-第五凹槽；313-第二开口；

32-第二膜层；321-第六凹槽；322-第七凹槽；

40-背板；401-第八凹槽；402-声孔；

50-背腔；60-电极；

70-保护层；71-介质层；72-胶层结构；721-负胶层；722-正胶层；73-环形金属层。

具体实施方式

为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的实施例。但是，本公开可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本公开的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本公开的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本公开实施例的描述中，技术术语“上”“下”“左”“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

此外，为了清楚地表示附图中的多个层和区域，放大了图示中各层的厚度及各区域，以对各层之间的相对位置和各区域的分布进行清楚示意。当表述为层、薄膜、区域、板等的部分位于其他部分“上方”或“上”时，该表述不仅包括“直接”在其他部分上方的情况，还包括其中间存在有其他层的情况。

近年来，MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems：微电子机械系统)器件由于具有小型化、易集成、高性能、低成本等特点，引起了人们的广泛关注。MEMS麦克风是迄今最成功的MEMS产品之一，MEMS麦克风可以做得很小，使得它可以广泛地应用到手机、笔记本电脑、平板电脑和摄像机等便携设备中。

电容式麦克风的主结构为两块电容极板，即振膜和背板，振膜和背板之间有空腔，它的工作原理是声压引起振动膜的形变，从而使得振动膜和背板这二个极板之间的 距离产生变化，导致电容值发生改变，从而转换为电信号输出，实现声信号到电信号的转换。基于MEMS工艺制作电容式麦克风时，通常通过需要借助牺牲层在振膜和背板之间制造空腔。MEMS麦克风一般包含两部分牺牲层，且分别位于振膜的上面以及下面，如果两部分牺牲层同时通过湿法刻蚀释放，则长时间的湿法刻蚀会损伤振膜。因此，两部分牺牲层可以采取不同的释放方法，下部分牺牲层通过湿法刻蚀释放，上部分牺牲层通过气相刻蚀释放。然而，当采用湿法刻蚀释放下部分牺牲层时，麦克风的上面容易受到湿法刻蚀的刻蚀液的侵蚀。

因此，如何在牺牲层释放时保护麦克风免受损伤是亟需解决的问题。

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种麦克风的制备方法，旨在解决如何在牺牲层释放时保护麦克风免受损伤。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种麦克风的制备方法，包括以下步骤：

S10：提供基底；

S20：于基底的上表面形成第一牺牲层；

S30：于第一牺牲层的上表面形成振膜；

S40：于振膜的上表面及第一牺牲层裸露的表面形成第二牺牲层；

S50：于位于振膜上表面的第二牺牲层的表面形成背板；

S60：于基底内形成背腔，背腔暴露出第一牺牲层；

S70：于背板上形成保护层；

S80：基于背腔去除第一牺牲层；

S90：去除保护层；

S100：并去除位于振膜上表面的第二牺牲层。

上述麦克风的制备方法，在去除第一牺牲层之前，在背板上设置一个特殊的保护层，该保护层能够保护振膜在释放去除第一牺牲层时不受损伤。这种麦克风的制备方法能够获得较高质量的麦克风，且相对于直接用市面上的抗腐蚀材料成本更低。

以下结合图 2至图 5对本申请实施例提供的麦克风的制备方法进行详细描述。

在步骤 S10中，请参阅图 1中的 S10步骤及图 2，提供基底10。

在一些示例中，基底10的材料可以是本领域技术人员所熟知的任意合适的基底材料，例如可以是以下材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。本申请对于基底10的材料不做限定。

在一些示例中，基底10具有第一凹槽101，所述第一凹槽101位于待形成背腔（未图示）的区域内。

在可选的实施例中，执行步骤 S20之前，还可以包括对基底10进行清洗的步骤，通过清洗，可以去除基底10表面的杂质，避免对后续工艺造成影响，进而确保器件的性能。

具体的，可以采用清洗液对基底10进行清洗，基底10可以放入存放有清洗液的清洗槽中进行清洗。具体对基底10进行清洗使用的清洗液及清洗流程为本领域技术人员知晓，此处不再累述。需要说明的是，对基底10进行清洗后，还需对基底10进行干燥的步骤，对基底10进行干燥的方法为本领域技术人员熟知，此处不再累述。

在步骤 S20中，请参阅图 1中的 S20步骤及图 3，于基底10的上表面形成第一牺牲层21。

此处，以基底10为硅基底为例，第一牺牲层21可以包括但不限于氧化硅层。当然，在其它示例中，第一牺牲层21也可以为其他材料层，譬如氧化锗层等等。

在一些示例中，第一牺牲层21的制备工艺可以是热氧化工艺、低压化学气相淀积工艺或等离子增强型化学气相淀积工艺等。本申请对第一牺牲层21的制备工艺不做限定。

在一些示例中，于基底10的上表面形成第一牺牲层21包括：可以采用但不仅限于热氧化工艺在基底10的上表面形成第一牺牲材料层（未示出）；通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀第一牺牲材料层，以形成第一牺牲层21。

在一些示例中，第一牺牲层21包括第三凹槽211及第一开口212。

具体地，第三凹槽211在基底10上表面的正投影位于第一凹槽（未示出）内；第一开口212暴露出基底10，且第一开口212在基底10上表面的正投影位于待形成的背腔（未示出）区域的外围。

在一些示例中，于基底10的上表面形成第一牺牲层21之后，于第一牺牲层21的上表面形成振膜之前，还包括：基于第一开口212，刻蚀基底10以形成第二凹槽102，第二凹槽102位于待形成的背腔（未示出）区域的外围。

在步骤 S30中，请参阅图 1中的 S30步骤、图 4及图5，于第一牺牲层21的上表面形成振膜30。

在一些示例中，振膜30的制备工艺可以是通过化学气相沉积法、物理气相沉积法、原子层沉积法或涂覆法等合适的工艺。本申请对振膜的制备工艺不做限定。

在一些示例中，于第一牺牲层21的上表面形成振膜30包括：于第一牺牲层21的上表面形成第一膜层31；于第一膜层31的上表面形成第二膜层32。

此处，以基底10为硅基底为例，第一膜层31可以包括但不限于多晶硅层。当然，在其他示例中，第一膜层31也可以为其他材料层，譬如多晶锗层等等；第二膜层32可以包括但不限于氮化硅层。当然，在其他示例中，第二膜层32也可以为其他材料层，譬如氮化锗层等等。

此处，于第一牺牲层21的上表面形成第一膜层31包括：可以采用但不仅限于化学气相沉积法在第一牺牲层21的上表面形成第一材料膜层（未示出）；通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀第一材料膜层，以形成第一膜层31。

于第一膜层31的上表面形成第二膜层32包括：可以采用但不仅限于涂覆法在第一膜层31的上表面形成第二材料膜层（未示出）；通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀第二材料膜层，以形成第二膜层32。

在一些示例中，第一膜层31包括第四凹槽311、第五凹槽312及第二开口313；第二膜层32包括第六凹槽321及第七凹槽322。

具体地，第四凹槽311在基底10上表面的正投影位于第三凹槽（未示出）在基底10上表面的正投影区域内；第五凹槽312在基底10上表面的正投影位于第二凹槽（未示出）内；第二开口313暴露出所述第一牺牲层21，且第二开口313在基底10上表面的正投影位于待形成的背腔（未示出）区域的外围；第六凹槽321在基底10上表面的正投影位于第四凹槽311在基底10上表面的正投影区域内；第七凹槽在基底10上表面的正投影位于第五凹槽312在基底10上表面的正投影区域内。

在一些示例中，第一牺牲层21与第一膜层31之间还包括第三膜层（未示出），第三膜层在基底10上表面的正投影覆盖第二凹槽。

可选地，第三膜层的材料与第二膜层32的材料相同。

在步骤 S40中，请参阅图 1中的 S40步骤及图6，于振膜30的上表面及第一牺牲层21裸露的表面形成第二牺牲层22。

在一些示例中，第二牺牲层22的材料不同于振膜30，以有利于后续被释放而形成所需的空腔。

可选地，第二牺牲层22的材料与第一牺牲层21的材料相同。以基底10为硅基底为例，第二牺牲层22的材料与第一牺牲层21的材料可以包括但不限于氧化硅。当然，在其他示例中，第二牺牲层22的材料与第一牺牲层21的材料也可以为其他材料层，譬如氧化锗层等等。

可选地，第二牺牲层22的厚度可以与第一牺牲层21的厚度相同，也可以小于或大于第一牺牲层21的厚度。

在一些示例中，第二牺牲层22的制备工艺可以是热氧化工艺、低压化学气相淀积工艺或等离子增强型化学气相淀积工艺等。本申请对第二牺牲层22的制备工艺不做限定。

在一些示例中，于振膜30的上表面及第一牺牲层21裸露的表面形成第二牺牲层22包括：可以采用但不仅限于热氧化工艺在基底10的上表面形成第二牺牲材料层（未示出）；通过光刻和刻蚀工艺，刻蚀第二牺牲材料层，以形成第二牺牲层22。

具体地，第二牺牲层22填充满第六凹槽、第七凹槽及第二开口。

具体地，第二牺牲层22包括第三开口221，第三开口221暴露振膜30，且第三开口221在基底10上表面的正投影位于待形成的背腔（未示出）区域的外围。

在步骤 S50中，请参阅图 1中的 S50步骤及图7，于位于振膜30上表面的第二牺牲层22的表面形成背板40。

在一些示例中，背板40填充第三开口以形成第八凹槽401，背板40覆盖第一牺牲层21、振膜30及第二牺牲层22的侧壁及暴露表面。

在一些示例中，背板40包括声孔402，声孔402暴露出第二牺牲层22。

在步骤 S60中，请参阅图 1中的 S60步骤及图8，于基底10内形成背腔50，背腔50暴露出第一牺牲层21；

在一些示例中，形成背板40之后，且于基底10内形成背腔50之前，还包括：于背板40内形成声孔402，声孔402暴露出第二牺牲层22；于背板40的上表面形成电极60。

在一些示例中，第二牺牲层22与背板40之间还包括第四膜层（未示出），第四膜层32在基底10上表面的正投影覆盖电极60在基底10上表面的正投影。

可选地，第四膜层的材料与第二膜层32的材料相同。

在步骤 S70中，请参阅图 1中的 S70步骤、图9及图10，于背板40上形成保护层70。

在一些示例中，于背板40上形成保护层70包括：于背板40上形成介质层71，介质层71至少覆盖背板40的上表面；于介质层71的边缘形成负胶层721，所述负胶层721的形状为环形；于介质层71的上表面及负胶层721的表面形成正胶层722，介质层71、正胶层722及负胶层721共同构成保护层70。

需要说明的是，背板40具有暴露出第二牺牲层22的声孔402时，该步骤形成的保护层70还可以填满声孔402。

需要进一步说明的是，背的上表面形成电极60时，该步骤形成的保护层70还覆盖电极60。

此处，正胶层722及负胶层721构成胶层结构72。

本实施例采用介质层71、正胶层722及负胶层721共同构成保护层，在麦克风得到的制备过程中，去除第一牺牲层21之前，在背板40上设置一个由三种不同材料层构成的保护层70，该保护层70能够保护振膜30在释放去除第一牺牲层21时不受损伤，进而有利于制备高质量的麦克风。

在一些示例中，介质层71包括氧化物层。以基底10为硅基底为例，介质层71可以包括但不限于氧化硅层。当然，在其他示例中，介质层71也可以为其他材料层，譬如氧化锗层等等。

在一些示例中，于介质层71的边缘形成负胶层721包括：于介质层71的上表面旋涂负胶材料层（未示出）；对负胶材料层进行曝光显影，以得到负胶层721。

可选地，负胶层721的宽度为1~10mm。例如，负胶层721的宽度可以为1mm，5mm或10mm。

在一些示例中，于介质层71的上表面旋涂负胶材料层之后，对负胶材料层进行显影曝光之前还包括：对负胶材料层进行烘烤固化；于介质层71的上表面及负胶层721的表面形成正胶层722包括：于介质层71的上表面及负胶层721的表面形成正胶材料层（未示出）；对正胶材料层进行烘烤固化，以得到正胶层722。

在步骤 S80中，请参阅图 1中的 S80步骤及图11，基于背腔50去除第一牺牲层21。

可选地，基于背腔50去除第一牺牲层21包括：采用湿法刻蚀工艺去除第一牺牲层21。

可选地，湿法刻蚀工艺中的湿法腐蚀溶液包括氢氟酸。

在步骤 S90中，请参阅图 1中的 S90步骤及图12，去除保护层70；

在步骤 S100中，请参阅图 1中的 S100步骤及图13，并去除位于振膜30上表面的第二牺牲层22。

可选地，去除位于振膜30上表面的第二牺牲层22包括：采用干法刻蚀工艺去除位于振膜30上表面的第二牺牲层22。

可选地，干法刻蚀工艺中的刻蚀气体包括氟化氢气体。

在另一个实施例中，请参阅图14，背板40的边缘呈阶梯状；步骤S70中，于背板40上形成保护层包括：于背板40的边缘形成环形金属层73，环形金属层73呈阶梯状；于背板40上形成介质层71，介质层71位于环形金属层73的内侧；于介质层71的上表面及环形金属层73的上表面形成负胶层721，介质层71、负胶层721及环形金属层73共同构成保护层70。

背板40的边缘设置为台阶状，并将环形金属层73设置为台阶状，即可以使得负胶层721具有更好的覆盖性，又可以防止背板40边缘的膜层颗粒掉落，从而改善缺陷（defect）的问题。

可选地，于背板40上形成介质层71包括：于背板40上及环形金属层73的上表面形成介质材料层（未示出）；刻蚀去除位于环形金属层73上表面的介质材料层，以得到介质层71。

在一个示例中，介质层71对环形金属层73具有较大的刻蚀选择比，环形金属层73可以作为介质材料层的刻蚀停止层，在刻蚀背板40的边缘的介质材料层时，环形金属层73几乎不被去除，从而可以确保背板40边缘的环形金属层73保持阶梯状。

可选地，于介质层71的上表面及环形金属层73的上表面形成负胶层721包括：于介质层71的上表面及环形金属层73的上表面旋涂负胶材料层（未示出）；对负胶材料层进行烘烤固化以得到负胶层721。

在本说明书的描述中，上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。