一种MEMS芯片及其制作方法、MEMS麦克风与流程

一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风
技术领域
1.本发明属于电声器件技术领域，特别是涉及一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风。

背景技术：

2.mems（micro
‑
electro
‑
mechanical system, 微机电系统）电容式麦克风以其灵敏度高、功耗低、频率响应平坦等诸多优点而备受人们的关注，并成为当今麦克风市场的主流。mems电容式麦克风的工作原理是：振膜在声波的作用下产生振动，使振膜与背极之间的距离发生变化，从而改变电容，将声波信号转化为电信号。
3.早期的mems麦克风芯片采用双硅片键合的方法，在键合时需要一道对准工艺，使得制作过程复杂，成品率低。单硅片式mems麦克风芯片的出现则避免了上述问题，且这种芯片具有性能好、成本低、可批量生产的特点。目前，背孔式mems麦克风芯片最为常见，这种结构的芯片在制作过程中，一般是通过牺牲材料的释放来形成背腔和振动间隙。采用湿法腐蚀去除牺牲层材料时，振膜与背极容易发生粘接现象，而采用干法物理刻蚀时，又会产生离子轰击引起的离子损伤和电荷积累等问题，且工艺成本较高。因此，期待进一步改进mems麦克风芯片的结构及工艺，以克服上述缺点带来的不利影响，提高器件的成品率和可靠性。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风，以克服上述背孔式mems麦克风芯片在加工过程中的缺点，提高器件的成品率和可靠性。
5.本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：一种mems芯片，其特征在于：包括：衬底，所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；振膜，所述振膜与所述衬底连接，至少部分所述振膜可动地设于所述背腔上方，所述振膜上设有一个或多个凹凸状的振纹，所述振纹位于所述振膜可动部分的外侧；背极，所述背极相对设置在所述振膜远离所述衬底的一侧；牺牲层，所述牺牲层设于所述振膜和所述背极之间；振动间隙，所述振动间隙位于所述振膜与所述背极之间，与所述振膜、所述背极共同形成电容器结构；所述背极中设有一个或多个间隔排列的通孔，所述通孔沿上下向贯穿所述背极，并与所述振动间隙连通；实际上，所述通孔同时作为所述振动间隙的释放孔；电极，形成于所述背极的上表面，多个所述电极分别与所述振膜和所述背极电连接。
6.可选地，所述振膜和所述背极的部分表面设有xef2阻隔层，所述xef2阻隔层为可以防止xef2气体腐蚀的材料构成。xef2阻隔层为多层，多层xef2阻隔层分别包括贴合于所述振
膜上表面的第一xef2阻隔层、贴合于背极下表面的第二xef2阻隔层及贴合于背极上表面的第三xef2阻隔层。
7.可选地，所述牺牲层的材料至少部分为多晶硅，所述振膜和所述背极之间的牺牲层以通过xef2干法化学腐蚀的方法进行释放以形成振动间隙。所述牺牲层的未释放部分还在所述振膜和所述背极之间起到支撑作用。
8.可选地，所述电极形成于所述背极上表面的xef2阻隔层上。
9.可选地，所述振膜与振纹为一体成型结构。
10.可选地，所述背极朝向振膜的表面设有一个或多个凸起，所述凸起由所述xef2阻隔层朝向振膜凸出的部分构成。
11.可选地，所述振膜与衬底之间设有绝缘层，所述xef2阻隔层和绝缘层分别敷设于所述振膜和振纹的上表面和下表面。
12.可选地，所述背极为一层或相互贴合的多层结构。
13.可选地，所述振膜与所述背极设于所述衬底的同一侧。
14.进一步地，所述振膜的材料优选为多晶硅、金属中的一种；所述振膜的材料可以为其他导体或半导体材料。
15.所述背极的材料优选为多晶硅、金属、氮化硅、氧化硅中的一种或多种组合；所述背极的材料可以为其他导体或半导体材料。
16.所述xef2阻隔层和所述绝缘层的材料优选为氧化硅、氮化硅中的一种或多种组合。xef2阻隔层的材料可以是任一种防止xef2气体腐蚀的材料。
17.所述电极的材料优选为cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au中的一种。所述电极的材料可以为其他导电材料。
18.所述衬底为双抛的半导体衬底，所述衬底优选为硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底中的一种。所述衬底的材料可以为其他半导体衬底。
19.进一步地，所述通孔的形状优选为圆形、多边形、十字花孔中的一种或多种组合；所述通孔的形状可以为其他规则形状。
20.进一步地，所述振动间隙及所述背腔的截面形状优选为矩形、梯形、倒梯形的一种；所述振动间隙及所述背腔的截面形状可以为其他规则形状。
21.上述的mems芯片的制作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：s1：提供一衬底，于所述衬底上形成具有凹凸状振纹且覆盖有第一xef2阻隔层的振膜；s2：于所述振膜上依次形成牺牲层、具有多个凸起的第二xef2阻隔层及背极，并图形化所述背极；s3：于所述背极的上表面及侧面形成第三xef2阻隔层，并于所述背极及所述第二xef2阻隔层、第三xef2阻隔层上形成多个间隔排列的通孔，暴露所述牺牲层；s4：于所述第三xef2阻隔层上形成电极，所述电极分别与所述振膜和所述背极连接；s5：分别对所述衬底及所述牺牲层进行释放，形成背腔和振动间隙。
22.s1中，形成具有凹凸状振纹且覆盖有第一xef2阻隔层的振膜的方法包括以下步骤：
s1
‑
1：于所述衬底上形成第一凹槽；s1
‑
2：于所述衬底及所述第一凹槽表面依次形成绝缘层、振膜，并图形化所述振膜；s1
‑
3：于所述绝缘层及所述振膜表面形成第一xef2阻隔层。
23.可选地，所述衬底为双抛的半导体衬底，包括但不限于硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底的一种。
24.可选地，采用drie通过光刻窗口形成所述第一凹槽，所述第一凹槽的截面形状为矩形、倒梯形的一种。第一凹槽可以为其他规则形状。以第一凹槽为基础逐步形成所述振膜上的凹凸状的振纹。所述drie即deep reactive ion etching，也即深反应离子刻蚀。
25.可选地，采用热氧化、lpcvd、pecvd中的一种形成所述绝缘层。所述 lpcvd即low pressure chemical vapor deposition，也即低压力化学气相淀积，所述pecvd即plasma enhanced chemical vapor deposition，也即等离子体增强化学气相沉积。所述绝缘层的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅中的一种。
26.可选地，采用lpcvd、pecvd、溅射、蒸镀中的一种形成所述振膜。所述振膜的材料为多晶硅、金属等导电材料中的一种。
27.可选地，采用drie通过光刻窗口图形化所述振膜。
28.可选地，采用lpcvd、pecvd中的一种形成所述第一xef2阻隔层，所述第一xef2阻隔层的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种。
29.其中，s2中包括：s2
‑
1：采用lpcvd、pecvd中的一种形成所述牺牲层，所述牺牲层的材料至少部分是多晶硅。
30.其中，s2中，形成具有多个凸起的第二xef2阻隔层的方法包括以下步骤：s2
‑
2：于所述牺牲层上形成第二凹槽；s2
‑
3：于所述牺牲层及所述第二凹槽表面形成第二xef2阻隔层。
31.可选地，采用lpcvd、pecvd的一种形成所述第二xef2阻隔层，所述第二xef2阻隔层的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种。
32.s2
‑
4：采用drie通过光刻窗口形成所述第二凹槽，所述第二凹槽的截面形状包括但不限于矩形、倒梯形的一种。
33.s2
‑
5：采用lpcvd、pecvd的一种或两种形成所述背极，采用drie通过光刻窗口图形化所述背极。所述背极为一层或相互贴合的多层结构，所述背极的材料为多晶硅、金属、氮化硅、氧化硅的一种或多种组合。
34.其中，在s3中，采用lpcvd、pecvd中的一种形成第三xef2阻隔层。所述第三xef2阻隔层的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种。
35.可选地，s3中，采用drie、ibe、rie中的一种或多种形成多个间隔排列的所述通孔，暴露所述牺牲层。所述通孔的形状包括但不限于圆形、多边形、十字花孔的一种或多种组合。
36.可选地，s4中，采用剥离工艺或电镀工艺形成所述电极，所述电极的材料包括但不限于cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au的一种。
37.可选地，s5中，采用drie、koh湿法腐蚀、tmah湿法腐蚀中的一种形成所述背腔，所
述背腔的截面形状包括但不限于矩形、梯形、倒梯形的一种。
38.可选地，采用xef2干法化学各向同性湿法通过所述通孔腐蚀形成所述振动间隙。
39.需要说明的是，形成所述振动间隙后，所述振膜将处于悬浮状态。xef2干法化学各向同性腐蚀技术利用xef2气体和所述牺牲层材料发生的纯化学反应释放所述振动间隙，避免了湿法腐蚀工艺中的微结构黏附问题及干法物理刻蚀工艺中由离子轰击引起的离子损伤和电荷积累等问题，且具有较好的工艺选择性和较低的工艺成本。而所述背极朝向振膜的凸起可以避免背极与振膜发生粘连，而凸起与所述振膜上的振纹位置相对设置，更可以确保两者100%不会发生粘连。而振纹更有改善振膜音频特性，降低拾音的失真度，改善拾音品质，提高拾音灵敏度的效果。
40.一种mems麦克风，其特征在于：所述mems麦克风包括如上所述的mems芯片或由上述mems芯片的制作方法制作的mems芯片。
41.由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：本发明公开了一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风，通过在振膜和背极的部分表面设置xef2阻隔层，进而通过xef2干法化学各向同性腐蚀的方法去除多晶硅牺牲层来形成振动间隙，与常见的湿法腐蚀和干法物理刻蚀相比，具有工艺简单、选择比高、无离子轰击和无结构粘附等优点，有利于减少mems芯片在加工过程中的损伤，提高mems芯片的成品率和可靠性。
42.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
43.图1为本发明实施例提供的mems芯片的剖面结构示意图。
44.图2为本发明实施例提供的mems芯片的制备方法流程图。
45.图3a
‑
图3l为本发明实施例提供的mems芯片的具体工艺步骤图。
46.图中：10
‑
衬底；11
‑
背腔；19
‑
第二凹槽；20
‑
绝缘层；30
‑
振膜；31
‑
振纹；40
‑
第一xef2阻隔层；50
‑
牺牲层；51
‑
振动间隙；59
‑
第二凹槽；60
‑
第二xef2阻隔层；61
‑
凸起；70
‑
背极；71
‑
通孔；80
‑
第三xef2阻隔层；90
‑
电极。
具体实施方式
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
48.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.需要说明的是，本发明实施例中方向性指示（诸如上、下、左、右
……
）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，
则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
50.实施例1：如图1所示，一种mems芯片，包括：衬底10，所述衬底10设有沿上下向贯穿的背腔11；振膜30，所述振膜30与所述衬底10连接，至少部分所述振膜30可动地设于所述背腔11上方，所述振膜30上设有一个或多个凹凸状的振纹31，所述振纹31位于所述振膜30可动部分的外侧；背极70，所述背极70相对设置在所述振膜30远离所述衬底10的一侧；牺牲层50，所述牺牲层50设于所述振膜30和所述背极70之间；振动间隙51，所述振动间隙51位于所述振膜30与所述背极70之间，与所述振膜30、所述背极70共同形成电容器结构；所述背极70中设有一个或多个间隔排列的通孔71，所述通孔71沿上下向贯穿所述背极70，并与所述振动间隙51连通；实际上，所述通孔71同时作为所述振动间隙51的释放孔；电极90，形成于所述背极70的上表面，多个所述电极90分别与所述振膜30和所述背极70电连接。
51.所述振膜30和所述背极70的部分表面设有xef2阻隔层，所述xef2阻隔层为可以防止xef2气体腐蚀的材料构成。如图1所示，xef2阻隔层为多层，多层xef2阻隔层分别包括贴合于所述振膜30上表面的第一xef2阻隔层40、贴合于背极70下表面的第二xef2阻隔层60及贴合于背极70上表面的第三xef2阻隔层80。
52.所述牺牲层50的材料至少部分为多晶硅，所述振膜30和所述背极70之间的牺牲层50以通过xef2干法化学腐蚀的方法进行释放以形成振动间隙51。所述牺牲层50的未释放部分还在所述振膜30和所述背极70之间起到支撑作用。
53.所述电极90形成于所述背极70上表面的第三xef2阻隔层80上。
54.所述振膜30与振纹31为一体成型结构。
55.所述背极70朝向振膜30的表面设有一个或多个凸起61，所述凸起61由所述xef2阻隔层朝向振膜30凸出的部分构成。
56.所述振膜30与衬底10之间设有绝缘层20，所述xef2阻隔层和绝缘层20分别敷设于所述振膜30和振纹31的上表面和下表面。
57.所述背极70为一层或相互贴合的多层结构，所述振膜30与所述背极70设于所述衬底10的同一侧。
58.所述振膜30的材料优选为多晶硅、金属中的一种；所述振膜30的材料可以为其他导体或半导体材料。
59.所述背极70的材料优选为多晶硅、金属、氮化硅、氧化硅中的一种或多种组合；所述背极70的材料可以为其他导体或半导体材料。
60.所述xef2阻隔层和所述绝缘层的材料优选为氧化硅、氮化硅中的一种或多种组合。xef2阻隔层的材料可以是任一种防止xef2气体腐蚀的材料。
61.所述电极90的材料优选为cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au中的一种。所述电极90的材
料可以为其他导电材料。
62.所述衬底10为双抛的半导体衬底，所述衬底10优选为硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底中的一种。所述衬底10的材料可以为其他半导体衬底。
63.所述通孔71的形状优选为圆形、多边形、十字花孔中的一种或多种组合；所述通孔71的形状可以为其他规则形状。
64.所述振动间隙51及所述背腔11的截面形状优选为矩形、梯形、倒梯形的一种；所述振动间隙51及所述背腔11的截面形状可以为其他规则形状。
65.实施例2：如图2所示，上述的mems芯片的制作方法，包括以下步骤：s1：提供一衬底10，于所述衬底10上形成具有凹凸状振纹31且覆盖有第一xef2阻隔层40的振膜30。
66.其中，形成具有凹凸状振纹31且覆盖有第一xef2阻隔层40的振膜30的方法包括以下步骤：s1
‑
1：于所述衬底10上形成第一凹槽；s1
‑
2：于所述衬底10及所述第一凹槽表面依次形成绝缘层20、振膜30，并图形化所述振膜30；s1
‑
3：于所述绝缘层20及所述振膜30表面形成第一xef2阻隔层40；所述衬底10为双抛的半导体衬底，包括但不限于硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底的一种。
67.采用drie通过光刻窗口形成所述第一凹槽，所述第一凹槽的截面形状为矩形、倒梯形的一种。第一凹槽可以为其他规则形状。以第一凹槽为基础逐步形成所述振膜30上的凹凸状的振纹31。所述drie即deep reactive ion etching，也即深反应离子刻蚀。
68.采用热氧化、lpcvd、pecvd中的一种形成所述绝缘层20。所述 lpcvd即low pressure chemical vapor deposition，也即低压力化学气相淀积，所述pecvd即plasma enhanced chemical vapor deposition，也即等离子体增强化学气相沉积。所述绝缘层20的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅中的一种。
69.采用lpcvd、pecvd、溅射、蒸镀中的一种形成所述振膜30。所述振膜30的材料为多晶硅、金属等导电材料中的一种。
70.采用drie通过光刻窗口图形化所述振膜30。
71.采用lpcvd、pecvd中的一种形成所述第一xef2阻隔层40，所述第一xef2阻隔层40的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种。
72.s2：于所述振膜30上依次形成牺牲层50、具有多个凸起61的第二xef2阻隔层60及背极70，并图形化所述背极70。
73.其中，s2中包括：s2
‑
1：采用lpcvd、pecvd中的一种形成所述牺牲层50，所述牺牲层50的材料至少部分是多晶硅。
74.其中，s2中形成具有多个凸起61的第二xef2阻隔层60的方法包括以下步骤：s2
‑
2：于所述牺牲层50上形成第二凹槽；s2
‑
3：于所述牺牲层50及所述第二凹槽表面形成第二xef2阻隔层60。
75.采用lpcvd、pecvd的一种形成所述第二xef2阻隔层60，所述第二xef2阻隔层60的材
料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种。
76.s2
‑
4：采用drie通过光刻窗口形成所述第二凹槽，所述第二凹槽的截面形状包括但不限于矩形、倒梯形的一种。
77.s2
‑
5：采用lpcvd、pecvd的一种或两种形成所述背极70，采用drie通过光刻窗口图形化所述背极70。所述背极70为一层或相互贴合的多层结构，所述背极70的材料为多晶硅、金属、氮化硅、氧化硅的一种或多种组合。
78.s3：于所述背极70的上表面及侧面形成第三xef2阻隔层80，并于所述背极70及所述第二xef2阻隔层60、第三xef2阻隔层80上形成多个间隔排列的通孔71，暴露所述牺牲层50。
79.其中，在s3中，采用lpcvd、pecvd中的一种形成第三xef2阻隔层80。所述第三xef2阻隔层80的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种。
80.s3中，采用drie、ibe、rie中的一种或多种形成多个间隔排列的所述通孔71，所述通孔71暴露所述牺牲层50。所述通孔71的形状包括但不限于圆形、多边形、十字花孔的一种或多种组合。
81.s4：于所述第三xef2阻隔层80上形成电极90，所述电极90分别与所述振膜30和所述背极70连接。
82.s4中，采用剥离工艺或电镀工艺形成所述电极90，所述电极90的材料包括但不限于cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au的一种。
83.s5：分别对所述衬底10及所述牺牲层50进行释放，形成背腔11和振动间隙51。
84.s5中，采用drie、koh湿法腐蚀、tmah湿法腐蚀中的一种形成所述背腔11，所述背腔11的截面形状包括但不限于矩形、梯形、倒梯形的一种。
85.采用xef2干法化学各向同性湿法通过所述通孔71腐蚀形成所述振动间隙51。
86.下面结合图3a
‑
图3k进一步详细说明上述制备方法：首先，如图3a
‑
图3c所示，执行步骤s1，提供一衬底10，于所述衬底10上形成具有凹凸状振纹31且覆盖有第一xef2阻隔层40的振膜30。
87.作为本实施例的一种优选方案，步骤s1所述形成具有凹凸状振纹31且覆盖有第一xef2阻隔层40的振膜30的方法包括以下步骤：请参阅图3a，于所述衬底10上形成第一凹槽19。
88.请参阅图3b，于所述衬底10及所述第一凹槽19表面依次形成绝缘层20和振膜30，并图形化所述振膜30。
89.请参阅图3c，于所述绝缘层20及所述振膜30表面形成第一xef2阻隔层40。
90.具体地，所述衬底10为双抛的半导体衬底，包括但不限于硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底的一种；在本实施例中，所述衬底10为双抛的硅衬底。
91.具体地，采用drie通过光刻窗口形成所述第一凹槽19，所述第一凹槽19的截面形状包括但不限于矩形、倒梯形的一种；在本实施例中，所述第一凹槽19地截面形状为矩形。
92.具体地，采用热氧化、lpcvd、pecvd的一种形成所述绝缘层20，所述绝缘层20的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种；在本实施例中，采用热氧化形成所述绝缘层20，所述绝缘层20的材料为氧化硅。
93.具体地，采用lpcvd、pecvd、溅射、蒸镀的一种形成所述振膜30，所述振膜30的材料
为多晶硅、金属等导电材料的一种；在本实施例中，采用lpcvd形成所述振膜30，所述振膜30的材料为多晶硅。
94.具体地，采用drie通过光刻窗口图形化所述振膜30。
95.具体地，采用lpcvd、pecvd的一种形成所述第一xef2阻隔层40，所述第一xef2阻隔层40的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种；在本实施例中，采用pecvd形成所述第一xef2阻隔层40，所述第一xef2阻隔层40的材料为氮化硅。
96.然后，如图3d
‑
图3g所示，执行步骤s2，于所述振膜30上依次形成牺牲层50、具有多个凸起61的第二xef2阻隔层60及背极70，并图形化所述背极70。
97.具体地，采用lpcvd、pecvd的一种形成所述牺牲层50，所述牺牲层50的材料至少部分是多晶硅；在本实施例中，采用pecvd形成所述牺牲层50，所述牺牲层50的材料全部为多晶硅。
98.作为本实施例的一种优选方案，步骤s2中，形成具有多个凸起61的第二xef2阻隔层60的方法包括以下步骤：请参阅图3e，于所述牺牲层50上形成第二凹槽59。
99.请参阅图3f，于所述牺牲层50及所述第二凹槽59表面形成第二xef2阻隔层60。
100.具体地，采用drie通过光刻窗口形成所述第二凹槽59，所述第二凹槽59的截面形状包括但不限于矩形、倒梯形的一种；在本实施例中，所述第二凹槽59的截面形状为矩形。
101.具体地，采用lpcvd、pecvd的一种形成所述第二xef2阻隔层60，所述第二xef2阻隔层60的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种；在本实施例中，采用pecvd形成所述第二xef2阻隔层60，所述第二xef2阻隔层60的材料为氧化硅。
102.具体地，采用lpcvd、pecvd的一种或两种形成所述背极70，所述背极70为一层或相互贴合的多层结构，所述背极70的材料为多晶硅、金属、氮化硅、氧化硅的一种或多种组合；在本实施例中，采用lpcvd形成所述背极70，所述背极70的材料为一层多晶硅。
103.具体地，采用drie通过光刻窗口图形化所述背极70。
104.接下来，如图3h
‑
图3i所示，执行步骤s3，于所述背极70的上表面及侧面形成第三xef2阻隔层80，并于所述背极70及所述第二xef2阻隔层60、第三xef2阻隔层80上形成多个间隔排列的通孔71，暴露所述牺牲层50。
105.具体地，采用lpcvd、pecvd的一种形成所述第三xef2阻隔层80，所述第三xef2阻隔层80的材料包括但不限于氧化硅或氮化硅的一种；在本实施例中，采用pecvd形成所述第三xef2阻隔层80，所述第三xef2阻隔层80的材料为氮化硅。
106.具体地，采用drie、ibe、rie的一种或多种形成所述多个间隔排列的通孔71，暴露所述牺牲层50；所述通孔71的形状包括但不限于圆形、多边形、十字花孔的一种或多种组合；在本实施例中，采用rie和drie的组合形成所述通孔，所述通孔的形状为正六边形。
107.接下来，如图3j所示，执行步骤s4，于所述第三xef2阻隔层80上形成电极90。
108.具体地，采用剥离工艺或电镀工艺形成所述电极90，所述电极90的一个与所述背极70连接，所述电极90的另一个通过部分背极70与牺牲层50的多晶硅与所述振膜30连接；所述电极90的材料包括但不限于cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au的一种；在本实施例中，采用剥离工艺形成所述电极90，所述电极90的材料为cr/au。
109.具体地，所述剥离工艺的步骤为：喷胶、光刻定义出电极90的图形、溅射cr/au、丙
酮超声去胶。
110.最后，如图3k
‑
3l所示，执行步骤s5，对所述衬底10及所述牺牲层50进行释放，形成背腔11和振动间隙51。
111.具体地，采用koh湿法腐蚀、tmah湿法腐蚀、drie的一种形成所述背腔11，所述背腔11的截面形状包括但不限于矩形、梯形、倒梯形的一种；在本实施例中，采用drie形成所述背腔11，所述背腔的截面形状为矩形。
112.具体地，采用xef2干法化学各向同性湿法通过所述通孔腐蚀形成所述振动间隙51。
113.需要说明的是，形成所述振动间隙51后，所述振膜30将处于悬浮状态。xef2干法化学各向同性腐蚀技术利用xef2气体和所述牺牲层50材料发生的纯化学反应释放所述振动间隙51，避免了湿法腐蚀工艺中的微结构黏附问题及干法物理刻蚀工艺中由离子轰击引起的离子损伤和电荷积累等问题，且具有较好的工艺选择性和较低的工艺成本。而所述背极70朝向振膜30的凸起61可以避免背极70与振膜30发生粘连，而凸起61与所述振膜30上的振纹31位置相对设置，更可以确保两者100%不会发生粘连。而振纹31更有改善振膜30音频特性，降低拾音的失真度，改善拾音品质，提高拾音灵敏度的效果。
114.实施例3：一种mems麦克风，所述mems麦克风包括如上所述的mems芯片或由上述mems芯片的制作方法制作的mems芯片。由于本mems麦克风采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
115.综上所述，本发明提供的mems芯片及其制作方法、mems麦克风，通过在振膜和背极的部分表面设置xef2阻隔层，进而通过xef2干法化学各向同性腐蚀的方法去除多晶硅牺牲层来形成振动间隙，与常见的湿法腐蚀和干法物理刻蚀相比，具有工艺简单、选择比高、无离子轰击和无结构粘附等优点，有利于减少mems芯片在加工过程中的损伤，提高mems芯片的成品率和可靠性。
116.所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
117.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一种mems芯片，其特征在于：包括：衬底，所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；振膜，所述振膜与所述衬底连接，至少部分所述振膜可动地设于所述背腔上方，所述振膜上设有一个或多个凹凸状的振纹，所述振纹位于所述振膜可动部分的外侧；背极，所述背极相对设置在所述振膜远离所述衬底的一侧；牺牲层，所述牺牲层设于所述振膜和所述背极之间；振动间隙，所述振动间隙位于所述振膜与所述背极之间，与所述振膜、所述背极共同形成电容器结构；所述背极中设有一个或多个间隔排列的通孔，所述通孔沿上下向贯穿所述背极，并与所述振动间隙连通；电极，形成于所述背极的上表面，多个所述电极分别与所述振膜和所述背极电连接。2.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述振膜和所述背极的部分表面设有xef2阻隔层，所述xef2阻隔层为可以防止xef2气体腐蚀的材料构成，所述xef2阻隔层的材料为氧化硅、氮化硅中的一种。3.根据权利要求2所述的mems芯片，其特征在于：所述牺牲层的材料为多晶硅，所述振膜和所述背极之间的牺牲层以通过xef2干法化学腐蚀的方法进行释放以形成振动间隙。4.根据权利要求2所述的mems芯片，其特征在于：所述电极形成于所述背极上表面的xef2阻隔层上。5.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述振膜与振纹为一体成型结构。6.根据权利要求2所述的mems芯片，其特征在于：所述背极朝向振膜的表面设有一个或多个凸起，所述凸起由所述xef2阻隔层构成。7.根据权利要求2所述的mems芯片，其特征在于：所述振膜与衬底之间设有绝缘层，所述xef2阻隔层和绝缘层分别敷设于所述振膜和振纹的上表面和下表面，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅中的一种。8.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述背极为一层或相互贴合的多层结构。9.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述振膜的材料为多晶硅、金属中的一种；所述背极的材料为多晶硅、金属、氮化硅、氧化硅中的一种或多种组合。10.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述电极的材料为cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au中的一种。11.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述衬底为双抛的半导体衬底，所述衬底为硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底中的一种。12.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述通孔的形状为圆形、多边形、十字花孔中的一种或多种组合。13.根据权利要求1所述的mems芯片，其特征在于：所述振动间隙及所述背腔的截面形状为矩形、梯形、倒梯形的一种。14.一种权利要求1至13中任一所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：s1：提供一衬底，于所述衬底上形成具有凹凸状振纹且覆盖有第一xef2阻隔层的振膜；
s2：于所述振膜上依次形成牺牲层、具有多个凸起的第二xef2阻隔层及背极，并图形化所述背极；s3：于所述背极的上表面及侧面形成第三xef2阻隔层，并于所述背极及所述第二xef2阻隔层、第三xef2阻隔层上形成多个间隔排列的通孔，暴露所述牺牲层；s4：于所述第三xef2阻隔层上形成电极，所述电极分别与所述振膜和所述背极连接；s5：分别对所述衬底及所述牺牲层进行释放，形成背腔和振动间隙。15.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：所述衬底为双抛的半导体衬底，所述衬底为硅衬底、锗衬底、soi衬底、geoi衬底、碳化硅衬底中的一种。16.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s1中，形成具有凹凸状振纹且覆盖有第一xef2阻隔层的振膜的方法包括以下步骤：s1
‑
1：于所述衬底上形成第一凹槽；s1
‑
2：于所述衬底及所述第一凹槽表面依次形成绝缘层、振膜，并图形化所述振膜；s1
‑
3：于所述绝缘层及所述振膜表面形成第一xef2阻隔层。17.根据权利要求16所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：采用drie通过光刻窗口形成所述第一凹槽，所述第一凹槽的截面形状为矩形、倒梯形的一种。18.根据权利要求16所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：采用热氧化、lpcvd、pecvd中的一种形成所述绝缘层，所述绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅中的一种。19.根据权利要求16所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：采用lpcvd、pecvd、溅射、蒸镀中的一种形成所述振膜，所述振膜的材料为多晶硅、金属中的一种；采用drie通过光刻窗口图形化所述振膜。20.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s2中包括：s2
‑
1：采用lpcvd、pecvd中的一种形成所述牺牲层，所述牺牲层的材料至少部分是多晶硅。21.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s2中，形成具有多个凸起的第二xef2阻隔层的方法包括以下步骤：s2
‑
2：于所述牺牲层上形成第二凹槽；s2
‑
3：于所述牺牲层及所述第二凹槽表面形成第二xef2阻隔层。22.根据权利要求21所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：采用drie通过光刻窗口形成所述第二凹槽，所述第二凹槽的截面形状包括但不限于矩形、倒梯形的一种。23.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s2中包括：采用lpcvd、pecvd的一种或两种形成所述背极，采用drie通过光刻窗口图形化所述背极。24.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：分别采用lpcvd、pecvd中的一种形成所述第一xef2阻隔层、第二xef2阻隔层及第三xef2阻隔层，所述第一xef2阻隔层、第二xef2阻隔层及第三xef2阻隔层的材料为氧化硅或氮化硅中的一种。25.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s3中，采用drie、ibe、rie中的一种或多种形成多个间隔排列的所述通孔，暴露所述牺牲层。26.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s4中，采用剥离工艺或
电镀工艺形成所述电极，所述电极的材料为cr/au、ti
‑
w/au或ti/pt/au中的一种。27.根据权利要求14所述的mems芯片的制作方法，其特征在于：s5中，采用drie、koh湿法腐蚀、tmah湿法腐蚀中的一种形成所述背腔，采用xef2干法化学各向同性湿法通过所述通孔腐蚀形成所述振动间隙。28.一种mems麦克风，其特征在于：所述mems麦克风包括权利要求1
‑
13中任一项所述的mems芯片或由权利要求14
‑
27中任一项所述mems芯片的制作方法制作的mems芯片。

技术总结

本发明提供一种MEMS芯片及其制作方法、MEMS麦克风。其中，所述MEMS芯片主要包括：振膜、与振膜相对设置的背极以及二者之间的振动间隙；所述振膜、所述背极及所述振动间隙形成电容器结构；所述振膜、所述背极的部分表面设有XeF2阻隔层，所述振动间隙通过XeF2干法化学腐蚀的方法释放多晶硅牺牲层形成。本发明采用的XeF2干法化学各向同性腐蚀方法，与常见的湿法腐蚀和干法物理刻蚀相比，具有工艺简单、选择比高、无离子轰击和无结构粘附等优点，有利于减少MEMS芯片在加工过程中的损伤，提高MEMS芯片的成品率和可靠性。芯片的成品率和可靠性。芯片的成品率和可靠性。