CN106211003A - Mems麦克风及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种MEMS麦克风及其形成方法，其中MEMS麦克风的形成方法包括：提供基底；在正面形成振动膜、位于振动膜上的极板，极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在极板中形成有连通间隙的声孔；在背面形成第一背腔，第一背腔的深度小于所述基底厚度，第一背腔具有底面；在底面形成第二背腔，第二背腔露出振动膜且背向间隙，第二背腔在背面的投影位于第一背腔内。本技术方案中，第一背腔的体积相对增大MEMS麦克风的背腔体积，本方案的MEMS麦克风的形成方法突破了现有技术的限制，能够形成具有较大体积的背腔的MEMS麦克风，MEMS麦克风的信噪比高，性能较佳。

Description

MEMS麦克风及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种MEMS麦克风及其形成方法。

背景技术

采用微机电***(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)工艺的MEMS麦克风具有超小尺寸、低功耗、性能稳定(不随时间和温度而变化)等优势，逐渐取代了传统的麦克风。

参照图1，现有的一种MEMS麦克风包括：基底1，基底1具有正面S1和背面S2，基底1具有贯穿正面S1和背面S2的背腔11；位于基底1正面S1上的振动膜2，振动膜2覆盖背腔11；

位于振动膜2上的绝缘支撑部3、和横亘在绝缘支撑部3上的极板4，极板4与振动膜2之间具有间隙5，该间隙5背向背腔11，背腔11和间隙5为振动膜2振动位移提供空间，绝缘支撑部3支撑极板4并将极板4和振动膜2绝缘隔离。在极板4中形成有若干相互隔开的声孔41，声孔41与间隙5连通。

在MEMS麦克风工作时，声音从声孔41进入间隙5，引起振动膜2振动。其中振动膜2与极板4相对而构成一个电容，振动膜2和极板4分别与读出电路(未示出)电连接。当振动膜2上下振动时，振动膜2与极板4之间的间距发生改变，这会引起电容值变化，进而使声音信号转换成电信号。

其中，信噪比(SIGNAL-NOISE RATIO，S/N)是衡量MEMS麦克风性能的重要参数。S/N为麦克风的电信号与其中噪声之比，通常，信噪比越大，说明麦克风越安静，混在电信号里的噪声越小，就有更多的裕量来将需要的声音与不需要的噪声隔离开来，声音回放的音质量越高。其中背腔11体积是影响MEMS信噪比的一个重要因素，背腔11体积越大，信噪比越小，反之越大。但是，背腔11的位置受到间隙5限制，背腔11的开口附近的基底支撑振动膜2，因此振动膜2的尺寸限制了背腔11的开口大小，进而制约背腔11的体积，因此现有工艺无法进一步增大背腔11的体积，这使得MEMS麦克风信噪比较低。

发明内容

本发明解决的问题是，在现有MEMS麦克风中，背腔的位置受到极板和振动膜之间间隙的限制，背腔的开口附近的基底支撑振动膜，因此振动膜的尺寸限制了背腔的开口大小，进而制约背腔的体积，因此现有工艺无法进一步增大背腔的体积，这使得MEMS麦克风信噪比较低。

为解决上述问题，本发明提供一种MEMS麦克风的形成方法，该MEMS麦克风的形成方法包括：

提供基底，所述基底具有正面和背面；

在所述正面形成振动膜、位于所述振动膜上方的极板，所述极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；

在所述背面背向所述振动膜形成第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；

在所述底面中形成第二背腔，所述第二背腔露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。

可选地，在所述背面中形成第一背腔的方法包括：

在所述背面上形成第一图形化的掩模层，定义出第一背腔的位置；

以所述第一图形化的掩模层为掩模，刻蚀部分厚度的基底，形成所述第一背腔。

可选地，在所述底面中形成第二背腔的方法包括：

在所述第一图形化的掩模层和底面上形成第二图形化的掩模层，在所述底面定义出第二背腔的位置；

以所述第二图形化的掩模层为掩模，刻蚀所述底面下的基底至露出所述振动膜，形成所述第二背腔；

去除所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层。

可选地，所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层的材料为光刻胶。

可选地，使用深反应离子刻蚀工艺，刻蚀所述基底。

可选地，所述第二背腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底的厚度。

可选地，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。

可选地，在所述背面形成所述第一背腔之前，在所述正面形成覆盖所述基底及极板的支撑层；

在所述底面形成所述第二背腔之后，去除所述支撑层。

可选地，所述支撑层包括：氧化硅层和位于所述氧化硅层上的光刻胶层。

可选地，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：

在所述正面形成振动膜；

在所述振动膜上形成牺牲层和位于所述牺牲层侧壁的支撑部；或者，

在所述振动膜上形成牺牲层、和在所述基底上且所述振动膜和牺牲层侧壁形成支撑部，所述支撑部具有绝缘性；

之后，在所述支撑部和牺牲层上形成极板；

在所述极板中形成若干声孔，所述声孔露出所述牺牲层；

在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所述极板与振动膜之间的间隙。

可选地，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：

在所述正面形成振动膜；

在所述振动膜及基底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述振动膜上表面及侧壁；

在所述牺牲层侧壁形成支撑部；

在所述牺牲层和支撑部上方形成极板；

在所述极板中形成声孔，所述声孔露出所述振动膜上方的牺牲层；

在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所述极板与振动膜之间的间隙。

可选地，所述支撑部和极板在同一步骤中形成。

可选地，所述支撑部的数量为多个，多个所述支撑部围绕所述牺牲层间隔排列；或者，

所述支撑部呈环形，环绕所述牺牲层。

可选地，使用各向同性干法刻蚀去除所述牺牲层，刻蚀气体通过所述声孔刻蚀牺牲层；或者，

使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，刻蚀剂通过所述声孔刻蚀牺牲层。

本发明还提供一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风包括：

基底，具有正面和背面；

位于所述正面的振动膜；

位于所述振动膜上方的极板，所述极板和振动膜绝缘隔离且两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；

位于所述背面中且背向所述振动膜的第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底的厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；

位于所述底面中且露出所述振动膜的第二背腔，露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。

可选地，所述第二背腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底厚度。

可选地，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。

可选地，所述MEMS麦克风还包括：

位于所述振动膜上的支撑部；或者，

位于所述基底上且所述振动膜侧壁的支撑部，所述支撑部上表面高于所述振动膜上表面；

并且，所述极板支撑在支撑部上，所述支撑部具有绝缘性。

可选地，所述MEMS麦克风还包括：

位于所述基底的正面且与所述振动膜间隔开的支撑部，所述支撑部上表面高于所述振动膜上表面，所述极板支撑在所述支撑部上。

可选地，所述极板与支撑部为一体结构。

可选地，所述支撑部的数量为多个，多个所述支撑部围绕间隙间隔排列；或者，

所述支撑部呈环形，围成所述间隙。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

与现有技术的背腔相比，本方案的MEMS麦克风的背腔包括第一背腔和第二背腔，第一背腔和第二背腔的深度之和等于基底的厚度。第二背腔背向间隙，第二背腔的位置受到间隙的限制。同时，振动膜覆盖第二背腔，第二背腔附近的基底支撑振动膜，因此第二背腔的开口大小受到振动膜在平行于正面方向的尺寸限制。但是，由于第二背腔在背面的投影位于第一背腔内，第一背腔的开口大小大于第二背腔的开口大小，在第二背腔的开口大小受到限制时，第一背腔相对增大了第二背腔的开口大小，也就是第一背腔在背面上投影的面积大于第二背腔在背面上投影的面积。这样，与现有的MEMS麦克风的背腔相比，在基底厚度相等时，第一背腔和第二背腔的体积之和明显更大，第一背腔的体积相对增大MEMS麦克风的背腔体积，进而获得具有较高信噪比的MEMS麦克风。本技术方案突破了现有技术的限制，能够形成具有较大体积的背腔的MEMS麦克风，MEMS麦克风的信噪比高，性能较佳。

附图说明

图1是现有MEMS麦克风的剖面结构示意图；

图2～图11是本发明第一实施例的MEMS麦克风在形成过程各个阶段的剖面结构示意图；

图12～图13是本发明第二实施例的MEMS麦克风在形成过程各个阶段的剖面结构示意图；

图14～图15是本发明第三实施例的MEMS麦克风在形成过程各个阶段的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

参照图2，提供基底10，基底10具有正面S1及背向正面S1的背面S2。在基底10中形成有集成电路(图中未示出)，集成电路用于对MEMS麦克风接收到声音信号进行转化处理，以得到电信号。

基底10可以为硅基底，也可以是锗、锗硅、砷化镓基底或绝缘体上硅基底。本领域的技术人员可以根据需要选择基底，因此基底的类型不应限制本发明的保护范围。本实施例中的基底10选择硅基底，因为在硅基底上实施本技术方案要比在上述其他基底上实施本技术方案的成本低。

在基底10的正面S1形成振动膜11，基底10中的集成电路具有电极(图中未示出)，振动膜11可以与该电极接触电连接。

具体地，形成振动膜11的方法包括：

接着，在正面S1上形成振动膜材料层(图中未示出)，振动膜材料可选择SiGe、Ge或其他具有弹性的金属，确保振动膜11受到声音作用力而振动变形后还能回复原状，并且确保振动膜11具有良好导电性；

对振动膜材料层进行图形化，例如使用光刻、刻蚀工艺，在基底10的正面S1上形成振动膜11。

振动膜11的厚度会影响MEMS麦克风的灵敏度，如果振动膜11较厚，在接收到较小声音的声波时，声波不足以引起振动膜11振动，另外较厚的振动膜11内部应力较大，会消耗掉部分声音信号，造成麦克风灵敏度下降且性能较低。反过来，如果振动膜11较薄，振动膜11所能承受的声波能量有限，振动膜11具有破裂的风险。因此，应该根据MEMS麦克风所要达到的性能指标，具体选择振动膜11的厚度，以满足具有较好灵敏度及质量的需求。

参照图3，在振动膜11上形成牺牲层12、位于牺牲层12侧壁的支撑部13，牺牲层12和支撑部13覆盖振动膜11，支撑部13具有绝缘性，可以在后续对极板和振动膜11进行绝缘隔离，以避免MEMS麦克风中极板与振动膜11导电而造成麦克风失效。

牺牲层12定义了MEMS麦克风中振动膜11与极板之间的间隙，牺牲层12的厚度定义了振动膜11与极板之间的间距。由于振动膜11与极板之间间距会影响到MEMS麦克风的性能，因此在形成牺牲层12的步骤中，要合理设计牺牲层12的厚度。

如果牺牲层12厚度较小，振动膜11与极板太过接近，振动膜11在振动时可能会接触到极板，造成电路短接，导致MEMS麦克风失效。如果牺牲层12的厚度较大，则振动膜11与极板之间的间距太大，振动膜11在振动时引起的振动膜11与极板之间间距变化量相比间距本身太小，间距变化反馈到电容值的变化量也非常小，电容值变化量经处理后得到的电压信号不可测，这显然是不行的。因此，应该根据要达到的MEMS麦克风的性能需求，合理确定牺牲层12的厚度范围。

具体地，在振动膜11上形成牺牲层12和支撑部13的方法包括：

在振动膜11和基底10的正面S1上形成牺牲材料层(图中未示出)，牺牲材料层覆盖振动膜11和基底10，牺牲材料层的材料为SiO₂、Si₃N₄、或SiO₂/Si₃N₄的叠层结构，在选择牺牲层12的材料时应考虑到：在后续刻蚀去除牺牲层的条件下，不会刻蚀损伤极板和振动膜11；

使用光刻、刻蚀工艺或其他图形化方法，对牺牲材料层进行图形化，剩余振动膜11上的牺牲材料层覆盖部分振动膜11，作为牺牲层12；

使用化学气相沉积工艺，在牺牲层12、振动膜11和基底10上形成支撑材料层(图中未示出)，其中覆盖振动膜11且位于牺牲层12侧壁的支撑材料层部分的上表面和牺牲层12上表面基本持平，用于形成支撑部13；

使用光刻、刻蚀工艺或其他图形化方法，对支撑材料层进行图形化，剩余振动膜11上方且牺牲层12侧壁的支撑材料层作为支撑部13。

作为变形例，还可以是：先在振动膜上形成支撑部，之后形成位于支撑部之间的牺牲层。

另外，支撑部13在后续用于支撑极板，在满足支撑要求的前提下，支撑部13可以是：支撑部13的数量为多个，多个支撑部13围绕牺牲层12间隔排列；或者，支撑部13呈环形，环绕牺牲层12。

相比于环形结构的支撑部，使用多个数量且间隔排布的支撑部，振动膜11的边缘未与支撑部接触的部分，能释放振动膜11遭到声音冲击的部分的应力，避免振动膜11本身的应力消耗声音的能量，使得声音的能量充分转换为振动膜11的振动机械能，进而增强振动膜11的振动灵敏性，提升MEMS麦克风的灵敏性。这是因为，振动膜11本身存在应力，若支撑部为环形而形成一个封闭的区域，振动膜11遭到声音冲击后，其本身的应力得不到释放，可能会消耗声音的能量，这会降低振动膜11的振动灵敏性。

参照图4，在支撑部13和牺牲层12上形成极板14，极板14背向振动膜11。具体地，在支撑部13和牺牲层12上形成极板14的方法包括：

在基底10的正面S1、支撑部13和牺牲层12上形成极板材料层(图中未示出)，极板材料可选择掺杂有离子的Si、SiGe或Ge，还可为其他金属如Al，具体可根据极板材料使用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺形成极板材料层。当支撑部13具有间隔排列的多个时，极板材料层还可能会覆盖振动膜11。

使用光刻、刻蚀工艺或其他可行的图形化方法，对极板材料层进行图形化，剩余支撑部13和牺牲层12上的极板材料层，作为极板14。

参照图5，在极板14中形成露出牺牲层12的若干声孔140，声孔140为声音进入麦克风的通道。具体地，可通过光刻、刻蚀工艺，在极板14中形成若干声孔140。

参照图6，在基底10的正面S1上形成覆盖极板14和正面S1的氧化硅层15，氧化硅层15还填充满声孔140(参照图5)；

在氧化硅层15上形成光刻胶层16；

之后将基底10翻转至背面S2朝上。其中，氧化硅层15和光刻胶层16共同作为支撑层，在进行基底10的背面S2的工艺进程中，用于支撑基底10。氧化硅层15将基底10和光刻胶层16粘附在一起，光刻胶层16吸附在载片台上，具体可通过静电吸附方式固定基底10。进一步地，还可以在光刻胶层16表面形成高分子材料制成的粘附剂，将基底10粘附在载片台上。

作为变形例，还可以是：使用空白晶圆替代本实施例的光刻胶层16，空白晶圆起到支撑作用。

继续参照图6，在背面S2上形成第一图形化的掩模层17，第一图形化的掩模层17定义出第一背腔的位置，第一背腔的图案背向振动膜11，第一图形化的掩模层17的材料为光刻胶或其他掩模材料，如硬掩模材料；

参照图7，以第一图形化的掩模层17为掩模，刻蚀部分厚度的基底10，在背面S2中形成第一背腔18。在本技术方案中，为了获得具有较大体积的第一背腔18，可尽量增大第一背腔18的深度及开口大小。图7中振动膜11和第一背腔18在背面S2上的投影重合，或者作为变形例，振动膜11在背面S2上的投影位于第一背腔18内，振动膜11平行于背面S2的截面面积等于或小于第一背腔18围成的平行于背面S2的平面面积。

考虑到第一背腔18的深度较深，以厚度为400μm的基底10为例，第一背腔18的深度大约为250μm～350μm，因此本实施例使用深反应离子刻蚀(Deep Reactive Ion Etching，DRIE)工艺，刻蚀部分深度的基底10，可以得到具有竖直侧壁的第一背腔18。

深反应离子刻蚀过程包括：

刻蚀阶段，对基底10进行等离子体刻蚀；

形成聚合物阶段，在刻蚀形成的第一背腔18的侧壁形成聚合物；

所述刻蚀阶段和形成聚合物阶段交替进行，直到所述第一背腔18刻蚀完成。由于第一背腔18的深度较深，因此深反应离子刻蚀工艺可以提高第一背腔18的深宽比。

参照图7，第一背腔18具有背向振动膜11的底面180；

参照图8，在第一图形化的掩模层17及底面180上形成第二图形化的掩模层19，第二图形化的掩模层19定义出位于底面180中的第二背腔的位置，第二图形化的掩模层19的材料为光刻胶、或其他可行的掩模材料，如硬掩模材料；

参照图9，以第二图形化的掩模层19为掩模，使用DRIE工艺，刻蚀底面180下的基底10至露出振动膜11，形成第二背腔20，第二背腔20在背面S2上的投影位于第一背腔18内；

参照图10，去除第一图形化的掩模层17和第二图形化的掩模层19(参照图8)。

第一背腔18和第二背腔20的深度之和等于基底10的厚度，第一背腔18和第二背腔20为后续振动膜11向下振动的位移提供空间，共同作为MEMS麦克风的背腔。振动膜11覆盖第二背腔20的开口，第一背腔18的开口尺寸大于第二背腔20的开口尺寸。与图1所示现有技术相比，虽然振动膜11及极板14在平行于正面S1方向的尺寸限制了第二背腔20的开口大小，但是，第一背腔18的开口大小大于第二背腔20的开口大小，也就是第一背腔在背面S2上投影的面积大于第二背腔在背面S2上投影的面积。这样，在基底10的厚度相等时，与图1所示MEMS麦克风的背腔相比，第一背腔18和第二背腔20的体积之和明显更大，第一背腔18的体积相对增大MEMS麦克风的背腔体积，进而获得具有较高信噪比的MEMS麦克风。本技术方案突破了现有技术的限制，能够形成具有较大体积的背腔的MEMS麦克风，MEMS麦克风的信噪比高，性能较佳。

以厚度为400μm的基底10为例，当第一背腔18的深度为250μm～350μm时，第二背腔20的深度为50μm～150μm。作为选择例，第二背腔20的深度设定为大于等于50μm且小于所述基底厚度，第二背腔20的深度会影响到MEMS麦克风的性能。例如由于振动膜11是支撑在第二背腔20附近的基底上，如果第二背腔20的深度小于50μm，振动膜11下方的基底较薄，不足以支撑住振动膜11，存在振动膜11压断下方基底的风险。而且，振动膜11长时间振动也会增加其下方基底断裂的可能性。

需要说明的是，第一背腔18的深度越深，得到第一背腔18和第二背腔20体积之和越大，MEMS麦克风的信噪比越大，但是同时第二背腔20的深度又需要满足支撑振动膜11的要求。因此，作为变形例，可在满足上述两个条件的前提下，根据具体的基底厚度、振动膜11重量及MEMS麦克风的性能要求及，合理选择第一背腔18和第二背腔20的深度范围。

本实施例中第二背腔20的最小深度限定为50μm，可以极大降低振动膜11下的基底断裂的风险，获得更好的支撑效果。作为变形例，在满足一定支撑效果时，第二背腔20的深度可以小于50μm，只是效果不如深度大于等于50μm时的支撑效果好。

参照图11，再次翻转基底10；

去除光刻胶层16和氧化硅层15(参照图10)，露出极板14及其中的声孔140，具体可使用灰化工艺去除光刻胶层16；

接着，去除牺牲层12(参照图10)，形成位于极板14和振动膜11之间的间隙21，第二背腔20背向间隙21。通过使间隙21和第二背腔20在正面S1上的投影重合，或者，使间隙21在正面S1上的投影位于第二背腔20内，当声音从声孔140进入间隙21并冲击振动膜11时，与间隙21接触的振动膜11可以产生朝向第二背腔20内变形，该变形不会遭到第二背腔20附近的基底正面的阻挡，确保进入间隙21内的声音信号最终全部转化为电信号。如果间隙21在正面S1上的投影具有位于第二背腔20之外的部分，与间隙21接触的振动膜会遭到第二背腔20附近的基底正面的阻挡，而不能发生变形，这样整个电容变化值变化不能反映真实的声音信号，最终声音信号会有部分丧失而不能被记录下来。

具体地，使用各向同性干法刻蚀或湿法刻蚀去除牺牲层12。在干法刻蚀过程中，刻蚀气体通过声孔140后刻蚀牺牲层12。在干法刻蚀过程中可使用含氟、碳气体，如CF₄，C₄F₈等。

在湿法刻蚀过程中，刻蚀剂的流向可参考前文干法刻蚀过程中刻蚀气体的流向，刻蚀剂可通过声孔140刻蚀牺牲层12，在湿法开始过程中，使用的刻蚀剂为氢氟酸溶液。

进一步地，在去除牺牲层后，将极板14与基底10中的集成电路电连接。其中，极板14与振动膜11要与集成电路中的不同电极电连接，振动膜11与极板14上聚集的电荷极性相反，以构成电容。

第二实施例

与第一实施例相比，第二实施例的不同之处在于：

参照图12，牺牲层120全覆盖振动膜110；

接着，在基底100的正面S1上且振动膜110和牺牲层120侧壁形成支撑部130，支撑部130具有绝缘性，确保后续极板与振动膜10绝缘隔离。

之后，参照图13，最终形成的MEMS麦克风中，极板141横亘在支撑部130上，且振动膜110在极板141上表面的投影位于极板141上表面内。

对于第二实施例中MEMS麦克风形成过程中的其他步骤，可参考第一实施例的相关内容，在此不再赘述。

第三实施例

与第一、二实施例相比，本实施例的不同之处在于：

参照图14，在振动膜210侧壁及上表面形成牺牲层220，牺牲层220全覆盖振动膜210的上表面和侧壁；

接着，在牺牲层220侧壁形成支撑部230；

之后，在牺牲层220上和支撑部230上形成极板240。极板240与其中支撑部230和极板240可在同一步骤中形成，此时支撑部230与振动膜210被牺牲层220所间隔开，因此支撑部230的材料可选择导电材料或绝缘材料。

具体地，极板240和支撑部230的形成方法包括：

使用化学气相沉积或物理气相沉积工艺，在基底200、牺牲层220上形成覆层(图中未示出)，覆层覆盖基底200正面S1及牺牲层220上表面；

对覆层进行图形化，剩余基底200的正面S1上且牺牲层220侧壁的覆层部分作为支撑部230，剩余支撑部230和牺牲层220上的覆层部分作为极板240。

作为变形例，支撑部230和极板240也可在不同步骤中单独形成。

之后，参照图15，在去除牺牲层220(参照图14)后，支撑部230及极板240呈罩状包围振动膜210。

对于第三实施例中MEMS麦克风形成过程中的其他步骤，可参考第一实施例的相关内容，在此不再赘述。

本发明还提供一种MEMS麦克风。

第一实施例

参照图11，该MEMS麦克风包括：

基底10，具有正面S1和背面S2；

位于正面S1的振动膜11

位于振动膜11上的支撑部13；

支撑在支撑部13上的极板14，在振动膜11与极板14之间形成有间隙21，支撑部13具有绝缘性，将支撑部13和极板14绝缘隔离，在极板14中形成有若干声孔140，声孔140连通间隙21；

位于背面S2且背向振动膜11的第一背腔18，第一背腔18的深度小于基底10的厚度，第一背腔18具有背向振动膜11的底面180；

位于底面180中且露出振动膜11的第二背腔20，背向间隙21，且第二背腔20在背面S2的投影位于第一背腔18内。

第二背腔20的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底10的厚度，使振动膜11下的基底部分足以支撑住振动膜11及上方的支撑部13和极板14，并满足第一背腔18和第二背腔20的体积之和较大。相比于现有技术，本实施例的第二背腔20使得MEMS麦克风的背腔体积增大，MEMS麦克风的信噪比增大。

进一步地，设计间隙21和第二背腔20在正面S1的投影重合，或者，作为变形例，间隙21在正面S1的投影位于第二背腔20内，确保进入间隙21内的声音冲击振动膜11后，振动膜11的形变不会遭到其下方的基底阻挡，可以发生有效机械振动。

另外，支撑部13的结构可设计为：支撑部13的数量为多个，多个支撑部13围绕间隙21间隔排列；或者，

支撑部13设计为环形封闭结构，以围成间隙21。

第二实施例

与第一实施例相比，第二实施例的不同之处在于：

参照图13，支撑部130位于基底100的正面S1上且振动膜110的侧壁，支撑部130的上表面高于振动膜110上表面。

除上述不同之处外，本实施例的MEMS麦克风的其他结构可参考第一实施例的相关内容，在此不再赘述。

第三实施例

与第一、二实施例的MEMS麦克风相比，第三实施例的不同之处在于：

参照图15，支撑部230位于基底200的正面S1且与振动膜210间隔开，支撑部230的上表面高于振动膜110的上表面。

除上述不同之处外，本实施例的MEMS麦克风的其他结构可参考第一实施例的相关内容，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底，所述基底具有正面和背面；

在所述正面形成振动膜、位于所述振动膜上方的极板，所述极板与振动膜绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；

在所述背面背向所述振动膜形成第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；

在所述底面中形成第二背腔，所述第二背腔露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述背面中形成第一背腔的方法包括：

在所述背面上形成第一图形化的掩模层，定义出第一背腔的位置；

以所述第一图形化的掩模层为掩模，刻蚀部分厚度的基底，形成所述第一背腔。

3.如权利要求2所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述底面中形成第二背腔的方法包括：

在所述第一图形化的掩模层和底面上形成第二图形化的掩模层，在所述底面定义出第二背腔的位置；

以所述第二图形化的掩模层为掩模，刻蚀所述底面下的基底至露出所述振动膜，形成所述第二背腔；

去除所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层。

4.如权利要求2或3所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述第一图形化的掩模层和第二图形化的掩模层的材料为光刻胶。

5.如权利要求2或3所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，使用深反应离子刻蚀工艺，刻蚀所述基底。

6.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述第二背腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底厚度。

7.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。

8.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述背面形成所述第一背腔之前，在所述正面形成覆盖所述基底及极板的支撑层；

在所述底面形成所述第二背腔之后，去除所述支撑层。

9.如权利要求8所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述支撑层包括：氧化硅层和位于所述氧化硅层上的光刻胶层。

10.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：

在所述正面形成振动膜；

在所述振动膜上形成牺牲层和位于所述牺牲层侧壁的支撑部；或者，

在所述振动膜上形成牺牲层、和在所述基底上且所述振动膜和牺牲层侧壁形成支撑部，所述支撑部具有绝缘性；

之后，在所述支撑部和牺牲层上形成极板；

在所述极板中形成若干声孔，所述声孔露出所述牺牲层；

在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所述极板与振动膜之间的间隙。

11.如权利要求1所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，在所述正面形成所述振动膜和极板的方法包括：

在所述正面形成振动膜；

在所述振动膜及基底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述振动膜上表面及侧壁；

在所述牺牲层侧壁形成支撑部；

在所述牺牲层和支撑部上方形成极板；

在所述极板中形成声孔，所述声孔露出所述振动膜上方的牺牲层；

在形成所述第二背腔和声孔后，去除所述牺牲层，形成位于所述极板与振动膜之间的间隙。

12.如权利要求11所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述支撑部和极板在同一步骤中形成。

13.如权利要求10或11所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，所述支撑部的数量为多个，多个所述支撑部围绕所述牺牲层间隔排列；或者，

所述支撑部呈环形，环绕所述牺牲层。

14.如权利要求10或11所述的MEMS麦克风的形成方法，其特征在于，使用各向同性干法刻蚀去除所述牺牲层，刻蚀气体通过所述声孔刻蚀牺牲层；或者，

使用湿法刻蚀去除所述牺牲层，刻蚀剂通过所述声孔刻蚀牺牲层。

15.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括：

基底，具有正面和背面；

位于所述正面的振动膜；

位于所述振动膜上方的极板，所述极板和振动膜绝缘隔离且两者之间形成有间隙，在所述极板中形成有连通所述间隙的声孔；

位于所述背面且背向所述振动膜的第一背腔，所述第一背腔的深度小于所述基底的厚度，所述第一背腔具有背向所述振动膜的底面；

位于所述底面中且露出所述振动膜的第二背腔，露出所述振动膜且背向所述间隙，所述第二背腔在所述背面的投影位于所述第一背腔内。

16.如权利要求15所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第二背腔的深度范围为大于等于50μm且小于所述基底的厚度。

17.如权利要求16所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述间隙和第二背腔在所述正面的投影重合，或者，所述间隙在所述正面的投影位于所述第二背腔内。

18.如权利要求15所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括：

位于所述振动膜上的支撑部；或者，

位于所述基底上且所述振动膜侧壁的支撑部，所述支撑部上表面高于所述振动膜上表面；

并且，所述极板支撑在支撑部上，所述支撑部具有绝缘性。

19.如权利要求15所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括：

位于所述基底的正面且与所述振动膜间隔开的支撑部，所述支撑部上表面高于所述振动膜上表面，所述极板支撑在所述支撑部上。

20.如权利要求19所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述极板与支撑部为一体结构。

21.如权利要求18或19所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述支撑部的数量为多个，多个所述支撑部围绕间隙间隔排列；或者，

所述支撑部呈环形，围成所述间隙。