專利名稱：集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法及芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法及由此制作方法形成的單片集成芯片。
背景技術(shù)：
麥克風(fēng)是一種將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能器。電容式麥克風(fēng)的基本結(jié)構(gòu)包括作為電容一極的敏感膜和作為電容另外一極的背極板，當(dāng)聲音信號(hào)作用于麥克風(fēng)，聲壓導(dǎo)致敏感膜產(chǎn)生形變，進(jìn)而引起敏感膜與背極板之間的電容發(fā)生變化，此電容變化可由后續(xù)處理電路轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。自Bell實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家于1962年發(fā)明駐極體電容式麥克風(fēng)(ECM)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，ECM已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但傳統(tǒng)ECM在高溫下其敏感膜中的常駐電荷會(huì)發(fā)生泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致ECM失效。而在組裝消費(fèi)類電子產(chǎn)品的工藝中，器件自動(dòng)化表面貼裝工藝常需經(jīng)歷高達(dá)260°C的焊接溫度，所以ECM在配裝至電路板時(shí)，目前只能依賴人力手工組裝，伴隨著手機(jī)、PDA、MP3播放器及數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展，ECM正逐漸在這些大批量生產(chǎn)的消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域喪失優(yōu)勢(shì)。MEMS是近年來(lái)高速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，它采用先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝，可實(shí)現(xiàn)MEMS器件的批量制造。與對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)器件相比，MEMS器件在耐高溫、體積、功耗、重量以及價(jià)格方面有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。而利用MEMS技術(shù)制造的微型硅麥克風(fēng)由于有能耐受表面貼裝中高溫的優(yōu)點(diǎn)，正迅速成為ECM產(chǎn)品的代替者，近幾年微型硅麥克風(fēng)市場(chǎng)有著相當(dāng)?shù)母咴鲩L(zhǎng)。利用MEMS技術(shù)加工的微娃麥克風(fēng)與傳統(tǒng)ECM —個(gè)重要不同點(diǎn)在于偏置電壓施加方式。ECM是通過(guò)存儲(chǔ)在麥克風(fēng)敏感膜片中的常駐電荷對(duì)其進(jìn)行偏置，而微硅麥克風(fēng)是通過(guò)外電源直接對(duì)麥克風(fēng)提供偏置電壓，無(wú)須在敏感膜中存儲(chǔ)常駐電荷，所以沒(méi)有常駐電荷在高溫下流失的危險(xiǎn)，因此微硅麥克風(fēng)可承受在自動(dòng)化表面貼裝工藝中所需經(jīng)歷的高溫，從而可采用自動(dòng)化表面貼裝工藝，而非采用人力手工安裝。目前，MEMS器件和集成電路(IC)一般采用多片集成方式集成化，即由不同廠商采用不同的工藝流程在不同芯片上分別獨(dú)立完成電路和MEMS器件的制作，然后再將兩者混合封裝集成為一個(gè)功能單元。這種方法的好處是制造工藝難度小，MEMS器件的設(shè)計(jì)及制造可單獨(dú)優(yōu)化。該種方法在多種MEMS器件集成中都有應(yīng)用，例如壓阻型傳感器等。然而對(duì)于某些應(yīng)用，如高輸出阻抗的壓電及電容等類型的傳感器，MEMS器件和IC進(jìn)行單片集成則更有優(yōu)勢(shì)，可有效提高器件整體性能并降低干擾噪聲的影響。電容式微硅麥克風(fēng)即具有高輸出阻抗的特點(diǎn)，導(dǎo)致其受環(huán)境干擾噪音和寄生電容的影響較大，因此微硅麥克風(fēng)采用單片集成方式相對(duì)于采用多片集成式可在器件整體性能、尺寸、功耗等方面有較大提聞。實(shí)現(xiàn)MEMS器件和IC單片集成的制作方法有三種:第一，先完成MEMS器件的制作，然后再在同一基片上完成IC的制作；第二，MEMS器件和IC在制作過(guò)程中單步工藝相互交叉進(jìn)行；第三種方法即“后半導(dǎo) 體工藝”，先采用標(biāo)準(zhǔn)工藝制作1C，然后再在同一基片上完成MEMS器件的制作。第一種及第二種方法的缺點(diǎn)是可能引入污染，導(dǎo)致IC失效，并有進(jìn)一步可能導(dǎo)致設(shè)備污染。第三種集成方法的好處是可避免前兩種集成方法引入的污染，還可充分利用現(xiàn)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)IC制造流程，不必修改IC制造流程，這有助于提高成品率及降低對(duì)設(shè)備的投資。第三種集成方法的缺點(diǎn)是在IC完成后，為不影響IC性能，在其后MEMS器件制造過(guò)程中不能有高溫工藝，因?yàn)镮C制造流程完成后，作為金屬電極的鋁等金屬不能承受400°C以上的高溫。而現(xiàn)有MEMS技術(shù)中多采用多晶硅等材料作為結(jié)構(gòu)材料，而制備多晶硅的溫度一般高于400°C。因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而在同一基片上完成標(biāo)準(zhǔn)的IC和MEMS器件的制作，實(shí)已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于SOI襯底且無(wú)須經(jīng)歷高溫的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有高靈敏度的基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成芯片。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明米用如下技術(shù)方案:一種集成電路與電容式微娃麥克風(fēng)單片集成的制作方法，其包括如下步驟:
1)提供一SOI基片，所述SOI基片的第一表面具有用于生成集成電路的第一區(qū)域及用于生成電容式微娃麥克風(fēng)的第二區(qū)域，所述SOI基片包括娃器件層；
2)按照標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝流程在所述第一區(qū)域上生成與電容式微硅麥克風(fēng)電氣連接的集成電路，同時(shí)，在所述第二區(qū)域上形成與制作所述集成電路時(shí)一同制作的金屬導(dǎo)電層及介質(zhì)絕緣層；
3)在所述第二區(qū)域上部分去除介質(zhì)絕緣層以露出所述硅器件層，然后進(jìn)一步去除部分硅器件層以形成背極板圖形及多個(gè)聲孔，所述硅器件層作為麥克風(fēng)電容的第一極板；
4)采用低溫淀積工藝在所述SOI基片的上方淀積犧牲層，所述犧牲層填充所述聲孔；
5)在所述犧牲層上生成多晶硅鍺薄膜作為所述麥克風(fēng)電容的第二極板；
6)在所述SOI基片與所述第一表面相對(duì)的第二表面形成背腔；及
7)自所述聲孔腐蝕所述犧牲層，形成位于所述第一極板與所述第二極板之間的腔體進(jìn)而使所述第二極板成為可動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述腔體通過(guò)所述聲孔與所述背腔連通。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟I)中，所述SOI基片包括硅襯底及覆蓋于所述硅襯底上的絕緣氧化硅層，所述硅器件層覆蓋于所述絕緣氧化硅層上；在步驟3)中，進(jìn)一步去除部分硅器件層的步驟停止在所述絕緣氧化硅層上；在步驟6)中，所述背腔貫穿所述絕緣氧化硅層及所述硅襯底。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟2)中，所述集成電路為金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括場(chǎng)氧化層、源漏摻雜區(qū)、柵導(dǎo)電層、介質(zhì)絕緣層、金屬導(dǎo)電層及鈍化層，同時(shí)，所述第一區(qū)域上的金屬導(dǎo)電層及介質(zhì)絕緣層進(jìn)一步延伸至所述
第二區(qū)域。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟4)中，所述犧牲層的材料為多晶鍺薄膜，并且該多晶鍺薄膜是采用低于400°C的低壓氣相淀積工藝或等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟4)中，所述犧牲層的材料為氧化硅，并且該氧化硅是采用等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟5)中，所述多晶硅鍺薄膜是采用低于400°C的低壓氣相淀積工藝或等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟5)中，在生成所述多晶硅鍺薄膜的工藝中采用硅烷、或者鍺烷、或者硼烷做為反應(yīng)物。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟6)中，形成所述背腔的步驟包括:在所述SOI基片的第二表面且對(duì)應(yīng)于所述第二區(qū)域處進(jìn)行光刻，隨后采用各向異性腐蝕液濕法腐蝕或者干法刻蝕以部分去除所述SOI基片的所述氧化硅絕緣層。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述各向異性腐蝕液濕法腐蝕中采用的腐蝕液為氫氧化鉀或四甲基氫氧化銨。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述干法刻蝕為深槽反應(yīng)離子刻蝕。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟7)中，采用加熱的雙氧水腐蝕液自所述聲孔腐蝕所述犧牲層以露出與背腔連通的所述聲孔，而所述第一極板與第二極板并不會(huì)被該加熱的雙氧水腐蝕；隨后用稀釋的氫氟酸溶液腐蝕掉部分介質(zhì)絕緣層以形成所述腔體。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟7)中，采用稀釋氫氟酸同時(shí)腐蝕掉犧牲層及位于犧牲層下方的介質(zhì)絕緣層。作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟4)中，所述犧牲層還包括覆蓋在介質(zhì)絕緣層上的平坦層；在步驟5)中，所述多晶硅鍺薄膜覆蓋在所述平坦層上并且也覆蓋在所述介質(zhì)絕緣層上；所述第一極板為背極板，所述第二極板為聲音敏感膜，在步驟7)中，所述犧牲層被腐蝕后所留下的部分形成用以支撐所述聲音敏感膜的錨點(diǎn)，所述錨點(diǎn)連續(xù)處于聲音敏感膜的全部邊緣、或者分散的處于聲音敏感膜的邊緣的一點(diǎn)或多點(diǎn)、或者處于聲音敏感膜的中心。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了利用以上方法所制作的一種集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成芯片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法采用低溫工藝即可將集成電路器件同微型硅麥克風(fēng)集成在一起，進(jìn)而形成具有高靈敏度的集成電路與微硅麥克風(fēng)單片集成芯片。


圖1至圖6為本發(fā)明集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法的制造流程不意圖。圖7為本發(fā)明集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成芯片的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明集成 電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法，用于實(shí)現(xiàn)電路器件及MEMS器件的單片集成。本制作方法不需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝進(jìn)行改變，只需在已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝的電路硅片上繼續(xù)進(jìn)行MEMS器件制造，以下將以基于SOI襯底的集成電路與微硅麥克風(fēng)單片集成為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法主要包括如下步驟: 第一步:請(qǐng)參圖1所示，提供一 SOI (Silicon On Insulator,絕緣襯底上的娃)基片20,
其第一表面(在本實(shí)施例中為上表面)具有用于生成集成電路的第一區(qū)域21及用于生成電容式微硅麥克風(fēng)的第二區(qū)域22。所述SOI基片20包括用以作為SOI基底的硅襯底20a、覆蓋于娃襯底20a上的絕緣氧化娃層20b、及覆蓋于絕緣氧化娃層20b上的娃器件層20c。第二步:請(qǐng)參圖1所示，按照標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝流程在所述第一區(qū)域21上生成與電容式微硅麥克風(fēng)電氣連接的集成電路，所述集成電路可為場(chǎng)效應(yīng)晶體管、電阻電容等。為簡(jiǎn)化圖示，本實(shí)施方式中的集成電路僅以金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)為例進(jìn)行說(shuō)明。在所述第一區(qū)域21上由標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝形成的MOSFET包括場(chǎng)氧化層25a、源漏摻雜區(qū)23、柵導(dǎo)電層24、介質(zhì)絕緣層25c、金屬導(dǎo)電層26及鈍化層27等。同時(shí)，第一區(qū)域21上的場(chǎng)氧化層25a、介質(zhì)絕緣層25c、金屬導(dǎo)電層26及鈍化層27進(jìn)一步延伸至所述第二區(qū)域22，即所述第二區(qū)域22上有與制作集成電路時(shí)一同制作的場(chǎng)氧化層25a、介質(zhì)絕緣層25c、金屬導(dǎo)電層26及鈍化層27。第三步:請(qǐng)參圖2所示，在所述第二區(qū)域22上部分去除場(chǎng)氧化層25a、介質(zhì)絕緣層25c、金屬導(dǎo)電層26及鈍化層27，以露出硅器件層20c。然后，采用深槽反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)技術(shù)、或者光刻及刻蝕工藝去除掉部分硅器件層20c，并刻蝕自停止在絕緣氧化硅層20b上。在所述第二區(qū)域22上，整個(gè)所述硅器件層20c作為麥克風(fēng)電容的第一極板(在本實(shí)施例中為背極板)。通過(guò)上述刻蝕，在所述背極板上形成了背極板圖形及多個(gè)聲孔31。該背極板圖形可為圓形、矩形等各種形狀。所述聲孔31具有實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)聲音敏感膜的振動(dòng)阻尼、導(dǎo)通聲音及幫助釋放等功能。第四步:請(qǐng)參圖3 所示，在硅襯底20a及絕緣氧化硅層20b的上方，采用低于400°C的低溫淀積工藝淀積犧牲層32。所述犧牲層32在頂部生長(zhǎng)的同時(shí)也會(huì)在所述聲孔31內(nèi)部生長(zhǎng)，最終填充滿聲孔31并在聲孔31的上方形成覆蓋在介質(zhì)絕緣層25c上的平坦層321。所述犧牲層32的材料包括但不限于采用低壓氣相淀積(LPCVD)或等離子體增強(qiáng)氣相淀積(PECVD)工藝來(lái)生成的多晶鍺(Poly Ge)薄膜，以及采用等離子體增強(qiáng)氣相淀積(PECVD)工藝來(lái)生成的氧化硅。第五步:請(qǐng)參圖4所示，采用低于400°C的低壓氣相淀積工藝或等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝，在犧牲層32上生成多晶硅鍺(Poly Sil-xGex)薄膜33。所述多晶硅鍺薄膜33除了覆蓋在犧牲層32上，還覆蓋在介質(zhì)絕緣層25c上以后續(xù)形成錨點(diǎn)32a。上述工藝需要采用硅烷、鍺烷、硼烷等做為反應(yīng)物，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)各反應(yīng)物的流量、壓力、比例等來(lái)形成所需要的硅鍺比例，這樣可得到滿足一定應(yīng)力及耐腐蝕要求的多晶硅鍺薄膜33。然后，對(duì)此多晶硅鍺薄膜33進(jìn)行光刻及刻蝕，以形成麥克風(fēng)電容的第二極板(在本實(shí)施例中為聲音敏感膜)。同時(shí)，通過(guò)所述多晶硅鍺薄膜33也實(shí)現(xiàn)了與金屬導(dǎo)電層26進(jìn)行電氣連接的目的，進(jìn)而使所述電容式微硅麥克風(fēng)與所述集成電路實(shí)現(xiàn)兩者的電氣連接。所述第二極板33的形狀可為圓形、矩形等。第六步:請(qǐng)參圖5所示，在所述SOI基片20與第一表面相對(duì)的第二表面(在本實(shí)施例中為下表面)對(duì)應(yīng)于第二區(qū)域22處進(jìn)行光刻，隨后采用各向異性腐蝕液濕法腐蝕(例如采用氫氧化鉀(KOH)或四甲基氫氧化銨(TMAH)等作為腐蝕液)或者干法刻蝕(例如深槽反應(yīng)離子刻蝕)去除SOI基片20的部分氧化硅絕緣層20b，由此形成背腔34。該背腔34具有傳遞聲音、調(diào)節(jié)頻響等功能。所述背腔34與填充在聲孔31中的犧牲層32相連。第七步:請(qǐng)參圖6所示，自所述聲孔31腐蝕所述犧牲層32以及介質(zhì)絕緣層25c，從而使得第二極板成為可動(dòng)結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，如果犧牲層32為多晶鍺材料，則腐蝕液為加熱的雙氧水。由于雙氧水腐蝕多晶硅鍺和多晶鍺的速率相差很大，故可采用加熱的雙氧水腐蝕液自所述聲孔31腐蝕所述由多晶鍺形成的犧牲層32，而不會(huì)腐蝕由多晶硅鍺形成的第二極板。隨后用稀釋的氫氟酸溶液腐蝕掉介質(zhì)絕緣層25c。如果犧牲層32的材料為氧化硅，則可直接采用稀釋氫氟酸同時(shí)腐蝕掉介質(zhì)絕緣層25c與犧牲層32。填充在聲孔31中的犧牲層32被腐蝕掉，以露出所述與背腔34連通的聲孔31。所述犧牲層32的平坦層321及位于該平坦層321正下方的介質(zhì)絕緣層25c被腐蝕掉，以形成位于聲音敏感膜與背極板之間的腔體36。所述犧牲層32被腐蝕后所留下的部分(即覆蓋在介質(zhì)絕緣層25c上的部分)形成所述錨點(diǎn)32a，用以支撐所述聲音敏感膜。所述錨點(diǎn)32a可連續(xù)處于聲音敏感膜的全部邊緣，也可分散處于聲音敏感膜的邊緣的一點(diǎn)或多點(diǎn)，還可處于聲音敏感膜的中心。所述錨點(diǎn)32a處于聲音敏感膜的中心的這種方案可以使聲音敏感膜對(duì)制作或封裝引入的應(yīng)力都不敏感，進(jìn)而使得產(chǎn)品性能一致性更好。此外，在制作時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要在所述聲音敏感膜上開(kāi)設(shè)窄槽35，以改善電容式微娃麥克風(fēng)的性能。請(qǐng)參圖6及圖7所示，按照以上方法制作出來(lái)的基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成芯片10包括具有第一區(qū)域21及第二區(qū)域22的SOI基片20、生成于第一區(qū)域21上的集成電路及生成于第二區(qū)域22上的電容式微硅麥克 風(fēng)。所述SOI基片20包括用以作為SOI基底的硅襯底20a、覆蓋于硅襯底20a上的絕緣氧化硅層20b、及覆蓋于絕緣氧化硅層20b上的硅器件層20c。所述硅器件層20c設(shè)有第一表面(在本實(shí)施例中為上表面)，所述娃襯底20a設(shè)有與第一表面相對(duì)的第二表面(在本實(shí)施例中為下表面)。所述第一區(qū)域21及第二區(qū)域22位于第一表面上。所述集成電路包括場(chǎng)氧化層25a、源漏摻雜區(qū)23、柵導(dǎo)電層24、介質(zhì)絕緣層25c、金屬導(dǎo)電層26及鈍化層27。需要說(shuō)明的是:在制作集成電路的過(guò)程中，至少第一區(qū)域21上的介質(zhì)絕緣層25c及金屬導(dǎo)電層26進(jìn)一步延伸至所述第二區(qū)域22。所述電容式微娃麥克風(fēng)包括由所述娃器件層20c形成的第一極板(在本實(shí)施例中為背極板)、淀積在所述硅器件層20c上的介質(zhì)絕緣層25c、與第一極板相對(duì)的第二極板(在本實(shí)施例中為聲音敏感膜)、位于第一極板與第二極板之間的腔體36、淀積在介質(zhì)絕緣層25c上且用以支撐第二極板的錨點(diǎn)32a。所述第一極板與第二極板構(gòu)成麥克風(fēng)電容的兩個(gè)極板。所述第二極板及錨點(diǎn)32a的材料為多晶硅鍺薄膜，并且該多晶硅鍺薄膜是采用低于400°C的低壓氣相淀積工藝或等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。所述錨點(diǎn)32a連續(xù)處于聲音敏感膜的全部邊緣、或者分散的處于聲音敏感膜的邊緣的一點(diǎn)或多點(diǎn)、或者處于聲音敏感膜的中心。另外，所述電容式微硅麥克風(fēng)還包括貫穿第二表面的背腔34及連通腔體36與背腔34的若干聲孔31。所述背腔34貫穿整個(gè)硅襯底20a及絕緣氧化硅層20b。所述聲孔31設(shè)置于硅器件層20c且貫穿整個(gè)硅器件層20c。所述第二極板為可動(dòng)結(jié)構(gòu)，且所述聲音敏感膜上開(kāi)設(shè)有與所述腔體36連通的窄槽以改善電容式微硅麥克風(fēng)的性能。所述集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)通過(guò)金屬導(dǎo)電層26電氣連接在一起。綜上所述，本發(fā)明提出一套“后半導(dǎo)體工藝”的基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法，包括在完成標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝的基片上采用低溫工藝制作背極板、聲音敏感膜、犧牲層等結(jié)構(gòu)組成微硅麥克風(fēng)，以實(shí)現(xiàn)微硅麥克風(fēng)同基片上已有電路的集成，如此可將集成電路器件同微型硅麥克風(fēng)集成在一起形成具有高靈敏度的單片集成芯片。以上所述的實(shí)施例僅為闡述本發(fā)明的技術(shù)思想和特點(diǎn)，其目的在于使熟知此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，但并不能作為本發(fā)明的保護(hù)范圍，即凡是依據(jù)本發(fā)明所揭示的精神而加以修飾或變化，仍應(yīng)認(rèn)為納入本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以所附權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法，其特征在于，該制作方法包括如下步驟: 1)提供一SOI基片，所述SOI基片的第一表面具有用于生成集成電路的第一區(qū)域及用于生成電容式微娃麥克風(fēng)的第二區(qū)域，所述SOI基片包括娃器件層； 2)按照標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝流程在所述第一區(qū)域上生成與電容式微硅麥克風(fēng)電氣連接的集成電路，同時(shí)，在所述第二區(qū)域上形成與制作所述集成電路時(shí)一同制作的金屬導(dǎo)電層及介質(zhì)絕緣層； 3)在所述第二區(qū)域上部分去除介質(zhì)絕緣層以露出所述硅器件層，然后進(jìn)一步去除部分硅器件層以形成背極板圖形及多個(gè)聲孔，所述硅器件層作為麥克風(fēng)電容的第一極板； 4)采用低溫淀積工藝在所述SOI基片的上方淀積犧牲層，所述犧牲層填充所述聲孔； 5)在所述犧牲層上生成多晶硅鍺薄膜作為所述麥克風(fēng)電容的第二極板； 6)在所述SOI基片與所述第一表面相對(duì)的第二表面形成背腔'及 7)自所述聲孔腐蝕所述犧牲層，形成位于所述第一極板與所述第二極板之間的腔體進(jìn)而使所述第二極板成為可動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述腔體通過(guò)所述聲孔與所述背腔連通。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于:在步驟I)中，所述SOI基片包括硅襯底及覆蓋于所述硅襯底上的絕緣氧化硅層，所述硅器件層覆蓋于所述絕緣氧化硅層上；在步驟3)中，進(jìn)一步去除部分硅器件層的步驟停止在所述絕緣氧化硅層上；在步驟6)中，所述背腔貫穿所述絕緣氧化硅層及所述硅襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于:在步驟2)中，所述集成電路為金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括場(chǎng)氧化層、源漏摻雜區(qū)、柵導(dǎo)電層、介質(zhì)絕緣層、金屬導(dǎo)電層及鈍化層，同時(shí)，所述第一區(qū)域上的金屬導(dǎo)電層及介質(zhì)絕緣層進(jìn)一步延伸至所述第二區(qū)域。`
4.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于:在步驟4)中，所述犧牲層的材料為多晶鍺薄膜，并且該多晶鍺薄膜是采用低于400°C的低壓氣相淀積工藝或等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。
5.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于:在步驟4)中，所述犧牲層的材料為氧化硅，并且該氧化硅是采用等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。
6.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于:在步驟5)中，所述多晶硅鍺薄膜是采用低于400°C的低壓氣相淀積工藝或等離子體增強(qiáng)氣相淀積工藝而生成的。
7.如權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于:在步驟5)中，在生成所述多晶硅鍺薄膜的工藝中采用硅烷、或者鍺烷、或者硼烷做為反應(yīng)物。
8.如權(quán)利要求2所述的制作方法，其特征在于:在步驟6)中，形成所述背腔的步驟包括:在所述SOI基片的第二表面且對(duì)應(yīng)于所述第二區(qū)域處進(jìn)行光刻，隨后采用各向異性腐蝕液濕法腐蝕或者干法刻蝕以部分去除所述SOI基片的所述氧化硅絕緣層。
9.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于:所述各向異性腐蝕液濕法腐蝕中采用的腐蝕液為氫氧化鉀或四甲基氫氧化銨。
10.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于:所述干法刻蝕為深槽反應(yīng)離子刻蝕。
11.如權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于:在步驟7)中，采用加熱的雙氧水腐蝕液自所述聲孔腐蝕所述犧牲層以露出與背腔連通的所述聲孔，而所述第一極板與第二極板并不會(huì)被該加熱的雙氧水腐蝕；隨后用稀釋的氫氟酸溶液腐蝕掉部分介質(zhì)絕緣層以形成所述腔體。
12.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于:在步驟7)中，采用稀釋氫氟酸同時(shí)腐蝕掉犧牲層及位于犧牲層下方的介質(zhì)絕緣層。
13.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于:在步驟4)中，所述犧牲層還包括覆蓋在介質(zhì)絕緣層上的平坦層；在步驟5)中，所述多晶硅鍺薄膜覆蓋在所述平坦層上并且也覆蓋在所述介質(zhì)絕緣層上；所述第一極板為背極板，所述第二極板為聲音敏感膜，在步驟7)中，所述犧牲層被腐蝕后所留下的部分形成用以支撐所述聲音敏感膜的錨點(diǎn)，所述錨點(diǎn)連續(xù)處于聲音敏感膜的全部邊緣、或者分散的處于聲音敏感膜的邊緣的一點(diǎn)或多點(diǎn)、或者處于聲音敏感膜的中心。
14.一種集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成芯片，其特征在于，該芯片是由權(quán)利要求I至權(quán)利要求13中任意一 項(xiàng)所述的制作方法所形成的。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一套“后半導(dǎo)體工藝”的基于SOI襯底的集成電路與電容式微硅麥克風(fēng)單片集成的制作方法及其芯片，所述制作方法包括在完成標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝的基片上采用低溫工藝制作背極板、聲音敏感膜、犧牲層等結(jié)構(gòu)組成微硅麥克風(fēng)，以實(shí)現(xiàn)微硅麥克風(fēng)同基片上已有電路的集成，如此可將集成電路器件同微型硅麥克風(fēng)集成在一起形成具有高靈敏度的單片集成芯片。
文檔編號(hào)H04R31/00GK103248994SQ20121002496
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者胡維, 李剛, 梅嘉欣 申請(qǐng)人:蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司