本申请涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及mems器件与mems麦克风的制造方法。
背景技术：
基于微机电系统(microelectromechanicalsystems，mems)制造的器件被称为mems器件，mems器件主要包括振动膜与背极板，并且振动膜与背极板之间具有间隙。气压的改变会导致振动膜变形，振动膜与电极板之间的电容值发生改变，从而转换为电信号输出。
在传统的mems麦克风结构中，主要由背极板和振动膜两个平行板电容结构组成，而背极板是多孔结构，在麦克风产品加工和使用过程中会引入异物，例如灰尘颗粒、水、油污等等，如果这些异物进入了振动膜与背极板之间的间隙中，这些异物极易导致振动膜与电极板之间出现短路的问题，进而使得mems器件失效。目前业内大部分解决此类问题的方案都是通过在背面的封装端引入防尘材料，这种防尘材料和加工成本高。
因此，希望提供改进的mems器件制造方法，以提高产品的性能。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了两种改进的mems器件制造方法，通过在微机电结构上设置防护层，从而阻挡了异物经过背极板的通孔进入背极板与振动膜的间隙中，改善了异物导致微机电结构中背极板与振动膜短路的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种mems器件制造方法，包括：基于同一衬底形成多个微机电结构，每个所述微机电结构包括所述衬底的一部分、位于所述衬底上的振动膜和位于所述振动膜上的具有至少一个通孔的背极板；以及切割所述衬底以将每个所述微机电结构分离，在切割所述衬底的步骤之前，所述制造方法还包括在至少一个所述微机电结构上形成连接部与防护层，所述连接部固接在所述防护层与所述背极板之间，以使所述防护层与所述背极板分隔，其中，所述振动膜与所述背极板构成可变电容，所述防护层与所述振动膜分别位于所述背极板的两侧，所述防护层用于阻挡异物经所述通孔进入所述背极板与所述振动膜之间的间隙。
可选地，形成所述连接部的方法包括：在所述背极板上形成第一刻胶层；经第一掩膜版照射所述第一光刻胶层以固化部分所述第一光刻胶层；以及去除所述第一光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第一光刻胶层保留在所述背极板上并作为所述连接部。
可选地，形成所述防护层的步骤包括：形成覆盖所述背极板与所述连接部的第二光刻胶层；经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第二光刻胶层与所述连接部固定连接并作为所述防护层。
可选地，所述连接部位于所述背极板的边缘，并呈多个分隔的柱体结构，去除所述第二光刻胶层未被固化的部分的步骤包括：采用刻蚀剂去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，所述刻蚀剂经所述柱体结构之间的空隙与所述防护层下方的所述第二光刻胶层接触。
可选地，在所述连接部上形成防护层的步骤之前，所述制造方法还包括在所述背极板上形成填充层，所述填充层与所述连接部共同覆盖所述背极板，且所述填充层的表面与所述连接部的表面平齐，其中，形成所述防护层的步骤包括：形成覆盖所述填充层与所述连接部的第二光刻胶层；经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第二光刻胶层保留在所述连接部与所述填充层上并作为所述防护层，在形成所述防护层的步骤之后，所述制造方法还包括去除所述填充层。
可选地，在形成所述连接部与所述防护层的步骤之前，所述制造方法还包括在所述背极板上形成第三光刻胶层，形成所述防护层的步骤包括：经第三掩膜版照射所述第三光刻胶层以第一次固化部分所述第三光刻胶层，其中，被第一次固化的所述第三光刻胶层作为所述防护层，在形成所述防护层之后，形成所述连接部的步骤包括：经第四掩膜版照射所述第三光刻胶层以第二次固化位于所述防护层下的部分所述第三光刻胶层，其中，被第二次固化的所述第三光刻胶层作为所述连接部，在形成所述连接部与所述防护层之后，所述制造方法还包括去除所述第三光刻胶层未被固化的部分。
可选地，所述连接部与所述防护层为一体结构。
可选地，所述防护层包括聚四氟乙烯膜，形成防护层的步骤包括将所述聚四氟乙烯膜与所述连接部键合，所述制造方法还包括：将对应于不同所述微机电结构的所述聚四氟乙烯膜分割。
根据本发明实施例的第二方面，提供了另一种mems器件制造方法，包括：基于同一衬底形成多个微机电结构，每个所述微机电结构包括所述衬底的一部分、位于所述衬底上的具有至少一个通孔的背极板和位于所述背极板上的振动膜；以及切割所述衬底以将每个所述微机电结构分离，在切割所述衬底的步骤之前，所述制造方法还包括在至少一个所述微机电结构上形成防护层，所述防护层与所述背极板分别位于所述衬底的两侧，其中，所述振动膜与所述背极板构成可变电容，所述防护层用于阻挡异物经所述衬底的中的背腔和所述通孔进入所述背极板与所述振动膜之间的间隙。
可选地，所述防护层包括聚四氟乙烯膜，形成所述防护层的步骤包括将所述聚四氟乙烯膜与所述衬底键合，所述制造方法还包括：将对应于不同所述微机电结构的所述聚四氟乙烯膜分割。
可选地，在形成所述防护层的步骤之前，所述制造方法还包括在所述衬底上形成连接部，用于将所述防护层固定在所述衬底上，其中，形成所述连接部的步骤包括：在所述衬底上形成第一刻胶层；经第一掩膜版照射所述第一光刻胶层以固化部分所述第一光刻胶层；以及去除所述第一光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第一光刻胶层保留在所述衬底上并作为所述连接部。
可选地，所述防护层包括聚四氟乙烯膜，形成防护层的步骤包括将所述聚四氟乙烯膜与所述连接部键合。
可选地，形成所述防护层的步骤包括：形成覆盖所述衬底与所述连接部的第二光刻胶层；经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第二光刻胶层作为所述防护层并与所述连接部形成一体结构。
可选地，形成所述防护层的步骤包括：形成覆盖所述衬底的第二光刻胶层；经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第二光刻胶层保留在所述衬底上并作为所述防护层。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种mems麦克风的制造方法，包括形成如上所述的mems器件。
根据本发明实施例提供的mems器件的制造方法，通过在切割衬底以将每个微机电结构分离之前，将防护层形成在微机电结构上，从而至少在切割、封装、使用的过程中阻挡了异物经过背极板的通孔进入背极板与振动膜的间隙中，进而改善了异物导致微机电结构中背极板与振动膜短路的问题。
在采用两次涂胶和两次光刻的方法形成连接部与防护层的工艺中，仅涉及到光刻的相关工艺，流程简单、步骤较少，从而提高了mems器件的生产效率。
在采用一次涂胶和两次光刻的方法形成连接部与防护层的工艺中，减少一次涂胶步骤，从而进一步提高了mems器件的生产效率。
在形成连接部后，采用填充层形成平坦化表面，有利于使得形成的防护层厚度更加均匀，从而提高了产品的一致性。
在采用聚四氟乙烯膜作为防护层的工艺中，由于聚四氟乙烯膜结构和膜厚是标准工艺加工的材料，其一致性好，采用键合的方式将聚四氟乙烯膜与衬底或连接部相连，即可在微机电结构上设置厚度均匀的防护层。
此外，与在mems麦克风的封装级设置防护层这一方案相比，本发明实施例提供的微机电结构的防护层可以通过晶圆级的加工直接置于微机电结构上，从而降节省了工艺时间、降低了成本。
因此，本发明提供的mems器件与mems麦克风的制造方法可以大大提高产品的性能、降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。
图1示出了多个第一种mems器件未被分离前所在的晶圆结构示意图。
图2a示出了图1中mems器件的立体结构图。
图2b示出了图1中mems器件的截面图。
图3a至图7b示出了本发明第一实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。
图8a至图9b示出了本发明第二实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。
图10a与图10b示出了本发明第三实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。
图11a至图13b示出了本发明第四实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。
图14示出了多个第二种mems器件未被分离前所在的晶圆结构示意图。
图15a示出了图14中mems器件的立体结构图。
图15b示出了图14中mems器件的截面图。
图16a至图18b示出了本发明第五实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。
图19a至图20b示出了本发明第六实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出了多个第一种mems器件未被分离前所在的晶圆结构示意图。
如图1所示，在一个晶圆中，多个mems器件100按行和列的形式呈阵列式排列，相邻的mems器件100之间的区域为划片道200，其中，每个mems器件100包括基于同一衬底形成多个微机电结构，每个微机电结构100包括衬底的一部分、位于衬底上的振动膜和位于振动膜上的具有至少一个通孔的背极板，下面将结合图2a与图2b对图1中的mems器件结构进行详细说明，为了方便绘制，图2a与图2b中的通孔结构数量并不完全一致。
如图2a与图2b所示，mems器件100包括微机电结构、连接部104以及防护层130，其中，微机电结构包括衬底101、振动膜110以及背极板120。
振动膜110位于衬底101上，背极板120位于振动膜110上并具有至少一个通孔120a，其中，振动膜110与背极板120构成可变电容。
连接部104固接在防护层130与背极板120之间，以使防护层130与背极板120分隔，防护层130与振动膜110分别位于背极板120的两侧，防护层130用于阻挡异物经通孔120a进入背极板120与振动膜110之间的间隙。在本实施例中，防护层130为无孔结构。
进一步的，振动膜110包括至少一个气孔110a，用于连通衬底101的背腔101a与背极板120和振动膜110之间的间隙。在本实施例中，气孔110a的数量为一个，位于振动膜110的中心。
背极板120包括相连的绝缘层121与导电层122，绝缘层121相对于导电层122更靠近振动膜110，每个通孔120a穿过绝缘层121与导电层122。导电层122的面积小于绝缘层121，其位置与振动膜110的可动部分对应。连接部104位于背极板120的表面，并位于背极板120的边缘，使得其上的防护层130尽可能的覆盖整个背极板120。更具体的，连接部104围绕导电层122并与绝缘层121固定连接。连接部104呈多个分隔的柱体结构。
绝缘层121的材料例如为氮化硅，导电层122与振动膜110的材料例如为多晶硅。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对气孔110a的数量、位置进行其他设置，也可以对振动膜110、背极板120的材料进行其他设置。
进一步参考图2a与图2b，mems器件100中的微机电结构还包括：多个间隔部140、多个焊盘150、第一支撑部102以及第二支撑部103。
多个间隔部140位于背极板120靠近振动膜110的表面，以防止振动膜110与背极板120粘连。
多个焊盘150位于背极板120的表面，背极板120和振动膜110分别与对应的焊盘150电连接，其中，防护层130在背极板120上的正投影与每个焊盘150在背极板120上的正投影的至少部分不重合。
第一支撑部102固定在衬底101的表面上，振动膜110固定在第一支撑部102上，第一支撑部102用于限定振动膜110与衬底101之间的距离。第二支撑部103位于第一支撑部102上，并固定在振动膜110与背极板120之间，第二支撑部103用于限定背极板120与振动膜110之间的距离。其中，第二支撑部103与背极板的绝缘层121固定连接，第一支撑部102和/或第二支撑部103在衬底101的上表面的投影面积不大于衬底101表面的面积。
在本实施例中，第一支撑部102为该层牺牲层释放之后在衬底101上留下来的部分，第一支撑部102位于衬底101的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第一支撑部102上方的振动膜110支撑在衬底101上。第二支撑部103的形成方式与结构与第一支撑部102类似，不赘述。其中，第一支撑部102与第二支撑部103的材料例如为氧化硅，然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一支撑部102、第二支撑部103的材料以及衬底101、振动膜110以及背极板120之间的支撑固定方式进行其他设置。
图3a至图7b示出了本发明第一实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图，其中，未示出衬底结构，图3a、图4a、图5a、图6a以及图7a为图1中虚框201处的放大示意图，图3a至图7b详细示出了相邻两个mems器件100的连接部与防护层的形成过程。
如图3a与图3b所示，其中，图3b为沿图3a中aa线所截的截面图。在形成连接部之前，已在衬底上形成了振动膜110、背极板120、间隔部140、焊盘150以及牺牲层103a，该牺牲层103a位于衬底与振动膜110之间，并位于振动膜110与背极板120之间，在后续的过程中，牺牲层103a将会用于形成第一支撑部和第二支撑部，振动膜110、背极板120、间隔部140以及焊盘150结构可参照图2a与图2b的描述，此处不再赘述，为使结构更加清晰，图3a以及后续的平面图中没有示出背极板120中的多个通孔。
进一步的，形成覆盖绝缘层121、导电层122、焊盘150以及牺牲层103a的第一光刻胶层104a，如图4a与图4b所示，其中，图4b为沿图4a中aa线所截的截面图。在本实施例中，包括但不限于采用su-8光刻胶形成第一光刻胶层104a。
进一步的，经第一掩膜版照射第一光刻胶层以固化部分第一光刻胶层，去除第一光刻胶层未被固化的部分，在背极板120表面保留的第一光刻胶层作为连接部104，绝缘层121、导电层122、焊盘150以及牺牲层103a被重新暴露，如图5a与图5b所示，其中，图5b为沿图5a中aa线所截的截面图，在本实施例中，连接部104位于绝缘层121上，呈多个分隔的柱体结构围绕导电层122。
进一步的，形成覆盖绝缘层121、导电层122、焊盘150以及牺牲层103a以及连接部104的第二光刻胶层130a，如图6a与图6b所示，其中，图6b为沿图6a中aa线所截的截面图。在本实施例中，包括但不限于采用su-8光刻胶形成第二光刻胶层130a，并且第二光刻胶层130a的表面需要高于连接部104表面第一预设厚度d1。
进一步的，经第二掩模照射第二光刻胶层以固化部分第二光刻胶层；以及去除第二光刻胶层未被固化的部分，在连接部104上方保留的第二光刻胶层作为防护层130，如图7a与图7b所示，其中，图7b为沿图7a中aa线所截的截面图。
在该步骤中，可以通过控制光刻工艺参数仅固化位于连接部104水平高度以上的第二光刻胶层，固化的厚度为第一预设厚度d1；在去除第二光刻胶层未被固化的部分时，采用刻蚀剂去除第二光刻胶层未被固化的部分，具体的，刻蚀剂经连接部104柱体结构之间的空隙与防护层130下方未被固化的第二光刻胶层接触。
在本实施例中，形成的防护层130固定在连接部104上并与背极板120分隔，背极板上的通孔与连接部104被防护层130遮盖，而焊盘150被暴露，并且位于划片道200中的第二光刻胶层也被去除。
在后续的步骤中，当形成如图2a与图2b所示的mems器件100之后，沿切割道200切割衬底及其上方的结构，以将多个mems器件100分隔。
图8a至图9b示出了本发明第二实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图，其中，未示出衬底结构，图8a与图9a为图1中虚框201处的放大示意图。在本实施例中，形成连接部104的步骤与第一实施例一致，可参照图3a至图5b的描述，此处不再赘述。
进一步的，在背极板120上形成填充层107，填充层107与连接部104共同覆盖背极板，且填充层107的表面与连接部104的表面平齐，如图8a与图8b所示，其中，图8b为沿图8a中aa线所截的截面图。
在该步骤中，例如先采用沉积工艺在绝缘层121、导电层122、牺牲层103a以及连接部104上沉积氧化硅材料，之后例如采用刻蚀工艺去除连接部104上方的氧化硅材料，并使得剩余的氧化硅材料与连接部104平齐。然而本发明实施例的填充层107材料并不限于氧化硅，本领域技术人员可以进行其他设置。
进一步的，形成防护层104，如图9a与图9b所示，其中，图9b为沿图9a中aa线所截的截面图。
在该步骤中，例如先形成覆盖填充层107与连接部104的第二光刻胶层，然后经第二掩模照射第二光刻胶层以固化部分第二光刻胶层，去除第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的第二光刻胶层保留在连接部104与填充层107上并作为防护层130。
进一步的，在形成防护层130的步骤之后，例如采用腐蚀工艺去除填充层107。
相比与第一实施例，本实施例在形成连接部104后，采用填充层107形成平坦化表面，有利于使得形成的防护层130厚度更加均匀，从而提高了产品的一致性。
图10a与图10b示出了本发明第三实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图，其中，未示出衬底结构，图10a为图1中虚框201处的放大示意图。在本实施例中，形成连接部104的步骤与第一实施例一致，可参照图3a至图5b的描述，此处不再赘述。
与第一实施例的不同之处在于，防护层130例如为聚四氟乙烯膜，在形成连接部104之后，将聚四氟乙烯膜与连接部104键合，由于聚四氟乙烯膜为整张膜，在键合之后需要沿划片道200将对应于不同mems器件100的微机电结构的聚四氟乙烯膜分割，于此同时，还可以沿切割道200切割衬底及其上方的结构，以将多个mems器件100分隔。在键合前后，均可以对聚四氟乙烯膜进行修剪，以暴露焊盘150。
相比与第一实施例，本实施例在采用聚四氟乙烯膜作为防护层的工艺中，由于聚四氟乙烯膜结构和膜厚是标准工艺加工的材料，其一致性好，采用键合的方式将聚四氟乙烯膜与衬底或连接部相连，即可在微机电结构上设置厚度均匀的防护层。
图11a至图13b示出了本发明第四实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图，其中，未示出衬底结构，图11a、图12a、图13a为图1中虚框201处的放大示意图，并详细示出了相邻两个mems器件100的连接部与防护层的形成过程。
如图11a与图11b所示，其中，图11b为沿图11a中aa线所截的截面图。在形成连接部之前，已形成了如图3a与图3b所描述的结构，此处不再赘述。
进一步的，形成覆盖绝缘层121、导电层122、焊盘150以及牺牲层103a的第三光刻胶层160，在本实施例中，包括但不限于采用su-8光刻胶形成第三光刻胶层160，第三光刻胶层160的厚度d0应大体与防护层、连接部的厚度和相同。
进一步的，经第三掩膜版30照射第三光刻胶层160以第一次固化部分第三光刻胶层160，被第一次固化的第三光刻胶层作为防护层130，如图12a与图12b所示，其中，图12b为沿图12a中aa线所截的截面图。在该步骤中，防护层130的厚度为第一预设厚度d1，小于第三光刻胶层160的厚度d0。
进一步的，经第四掩膜版40照射第三光刻胶层160以第二次固化位于防护层130下的部分第三光刻胶层160，其中，被第二次固化的第三光刻胶层作为连接部104，如图13a与图13b所示，其中，图13b为沿图13a中aa线所截的截面图。在形成连接部104与防护层130之后，去除第三光刻胶层160未被固化的部分。
相比与第一实施例，在采用一次涂胶和两次光刻的方法形成连接部与防护层的工艺中，减少一次涂胶步骤，从而进一步提高了mems器件的生产效率。
在本申请的第一实施例、第二实施例以及第四实施例中，由于连接部104与防护层130的材料均为光刻胶，因此连接部104与防护层130构成一体结构，更加稳固。
图14示出了多个第二种mems器件未被分离前所在的晶圆结构示意图。
如图14所示，在一个晶圆中，多个mems器件300按行和列的形式呈阵列式排列，相邻的mems器件300之间的区域为划片道400，其中，每个mems器件300包括基于同一衬底形成多个微机电结构，每个微机电结构300包括衬底的一部分、位于衬底上的具有至少一个通孔的背极板以及位于背极板上的振动膜，下面将结合图15a与图15b对本发明图14中的mems器件结构进行详细说明，为了方便绘制，图15a与图15b中的通孔结构数量并不完全一致。
如图15a与图15b所示，mems器件300包括微机电结构、连接部304以及防护层330，其中，微机电结构包括衬底301、背极板310以及振动膜320。
背极板310位于衬底301上，并具有至少一个通孔310a。振动膜320位于背极板310上，其中，振动膜320与背极板310构成可变电容。
连接部304固接在防护层330与背极板310之间，在一些其他实施例中，连接部304可省略。衬底301具有相对的上表面与下表面，振动膜320位于衬底301的上表面，防护层330位于衬底301的下表面，防护层330用于阻挡异物经衬底301的中的背腔301a和通孔310a进入背极板310与振动膜320之间的间隙。在本实施例中，防护层330为具有多个微孔的结构。
进一步的，振动膜320包括至少一个气孔320a。在本实施例中，气孔320a的数量为一个，位于振动膜320的中心。
背极板310包括相连的绝缘层311与导电层312，导电层312相对于绝缘层311更靠近振动膜320，每个通孔310a穿过绝缘层311与导电层312。导电层312的面积小于绝缘层311，其位置与振动膜320的可动部分对应。绝缘层311的材料例如为氮化硅，导电层312与振动膜320的材料例如为多晶硅。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对气孔320a的数量、位置进行其他设置，也可以对振动膜320、背极板310的材料进行其他设置。
进一步参考图15a与图15b，mems器件300中的微机电结构还包括：多个间隔部340、多个焊盘350、第一支撑部302以及第二支撑部303。
多个间隔部340位于背极板310靠近振动膜320的表面，以防止振动膜320与背极板310粘连。
多个焊盘350位于背极板310的表面，背极板310和振动膜320分别与对应的焊盘350电连接。
第一支撑部302固定在衬底301的表面上，振动膜320固定在第一支撑部302上，第一支撑部302用于限定背极板310与衬底301之间的距离。第二支撑部303位于第一支撑部302上，并固定在振动膜320与背极板310之间，第二支撑部303用于限定背极板310与振动膜320之间的距离。其中，第一支撑部302和第二支撑部303均与背极板的绝缘层311固定连接，第一支撑部302和/或第二支撑部303在衬底301的上表面的投影面积不大于衬底301表面的面积。
在本实施例中，第一支撑部302为该层牺牲层释放之后在衬底301上留下来的部分，第一支撑部302位于衬底301的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第一支撑部302上方的背极板310支撑在衬底301上。第二支撑部303的形成方式与结构与第一支撑部302类似，不赘述。其中，第一支撑部302与第二支撑部303的材料例如为氧化硅，然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一支撑部302、第二支撑部303的材料以及衬底301、振动膜320以及背极板310之间的支撑固定方式进行其他设置。
图16a至图18b示出了本发明第五实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图，其中，仅示出了衬底、连接部以及防护层的结构，图16a、图17a以及图18a为图14中虚框401处的放大示意图，并详细示出了相邻两个mems器件300的连接部与防护层的形成过程。
在衬底301的下表面形成连接部304，如图16a与图16b所示，其中，图16b为沿图16a中aa线所截的截面图。
在该步骤中，例如先在衬底301上形成第一刻胶层，然后经第一掩膜版照射第一光刻胶层以固化部分第一光刻胶层，去除第一光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的第一光刻胶层保留在衬底301上并作为连接部304。
在本实施例中，除了衬底301的背腔部分之外，衬底301的下表面均被连接部304覆盖。第一光刻胶层包括但不限于采用su-8光刻胶形成。
进一步的，形成覆盖衬底301与连接部304的第二光刻胶层330b，如图17a与图17b所示，其中，图17b为沿图17a中aa线所截的截面图。其中，第二光刻胶层330b包括但不限于采用su-8光刻胶形成。并且第二光刻胶层330b的表面需要高于连接部304表面第二预设厚度d2。
进一步的，形成防护层330，如图18a与图18b所示，其中，图18b为沿图18a中aa线所截的截面图。
在该步骤中，例如先经第二掩模照射第二光刻胶层以固化部分第二光刻胶层，去除第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的第二光刻胶层作为防护层330并与连接部304形成一体结构。其中，划片道400处的第二光刻胶层也被去除。
在一些具体的实施例中，在防护层140为有孔结构的情况下，多个微孔140a在防护层140中呈不均匀分布或均匀分布。在微孔140a为规则孔的情况下，微孔140a的孔径范围包括0至10μm，微孔140a的个数范围均包括1至10000个。防护层140的厚度范围包括0至50μm。
在一些优选的实施例中，防护层140的至少一个微孔140a为不规则形状孔，微孔140a的长度范围包括0至10μm。
在一些其他实施例中，直接在衬底301上形成防护层330，从而省去连接部304。具体的，例如先形成覆盖衬底301的第二光刻胶层，经第二掩模照射第二光刻胶层以固化部分第二光刻胶层，去除第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的第二光刻胶层保留在衬底301上并作为防护层330。
在形成如图15a与图15b所示的mems器件300之后，沿切割道400切割衬底301及其上方的结构，以将多个mems器件300分隔。
图19a至图20b示出了本发明第六实施例的mems器件在制造工艺中的部分中间结构示意图。其中，仅示出了衬底、连接部以及防护层的结构，图19a与图20a为图14中虚框401处的放大示意图。在本实施例中，形成连接部304的步骤与第一实施例一致，可参照图16a与图16b的描述，此处不再赘述。
进一步的，在衬底301中形成背腔301a，如图19a与图19b所示，其中，图19b为沿图19a中aa线所截的截面图。
进一步的，将聚四氟乙烯膜与连接部304键合，聚四氟乙烯膜作为防护层330，如图20a与图20b所示，其中，图20b为沿图20a中aa线所截的截面图。
与第五实施例的不同之处在于，防护层330包括聚四氟乙烯膜，在形成连接部304之后，将聚四氟乙烯膜与连接部304键合，由于聚四氟乙烯膜为整张膜，在键合之后需要样划片道400将对应于不同mems器件300的微机电结构的聚四氟乙烯膜分割，于此同时，还可以沿切割道400切割衬底及其上方的结构，以将多个mems器件300分隔。
相比与第一实施例，本实施例在采用聚四氟乙烯膜作为防护层的工艺中，由于聚四氟乙烯膜结构和膜厚是标准工艺加工的材料，其一致性好，采用键合的方式将聚四氟乙烯膜与衬底或连接部相连，即可在微机电结构上设置厚度均匀的防护层。
在一些其他实施例中，可以直接将聚四氟乙烯膜的防护层330键合到衬底301上，从而省略了连接部304。
本发明第一至第四实施例的mems器件100可用于制造前进音型的mems麦克风，本发明第五至第六实施例的mems器件300可用于制造后进音型的mems麦克风。
根据本发明实施例提供的mems器件的制造方法，通过在切割衬底以将每个微机电结构分离之前，将防护层形成在微机电结构上，从而至少在切割、封装、使用的过程中阻挡了异物经过背极板的通孔进入背极板与振动膜的间隙中，进而改善了异物导致微机电结构中背极板与振动膜短路的问题。
在采用两次涂胶和两次光刻的方法形成连接部与防护层的工艺中，仅涉及到光刻的相关工艺，流程简单、步骤较少，从而提高了mems器件的生产效率。
在采用一次涂胶和两次光刻的方法形成连接部与防护层的工艺中，减少一次涂胶步骤，从而进一步提高了mems器件的生产效率。
在形成连接部后，采用填充层形成平坦化表面，有利于使得形成的防护层厚度更加均匀，从而提高了产品的一致性。
在采用聚四氟乙烯膜作为防护层的工艺中，由于聚四氟乙烯膜结构和膜厚是标准工艺加工的材料，其一致性好，采用键合的方式将聚四氟乙烯膜与衬底或连接部相连，即可在微机电结构上设置厚度均匀的防护层。
此外，与在mems麦克风的封装级设置防护层这一方案相比，本发明实施例提供的微机电结构的防护层可以通过晶圆级的加工直接置于微机电结构上，从而降节省了工艺时间、降低了成本。
因此，本发明提供的mems器件与mems麦克风的制造方法可以大大提高产品的性能、降低成本。
在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。
1.一种mems器件的制造方法，包括：
基于同一衬底形成多个微机电结构，每个所述微机电结构包括所述衬底的一部分、位于所述衬底上的振动膜和位于所述振动膜上的具有至少一个通孔的背极板；以及
切割所述衬底以将每个所述微机电结构分离，
在切割所述衬底的步骤之前，所述制造方法还包括在至少一个所述微机电结构上形成连接部与防护层，所述连接部固接在所述防护层与所述背极板之间，以使所述防护层与所述背极板分隔，
其中，所述振动膜与所述背极板构成可变电容，所述防护层与所述振动膜分别位于所述背极板的两侧，所述防护层用于阻挡异物经所述通孔进入所述背极板与所述振动膜之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，形成所述连接部的方法包括：
在所述背极板上形成第一刻胶层；
经第一掩膜版照射所述第一光刻胶层以固化部分所述第一光刻胶层；以及
去除所述第一光刻胶层未被固化的部分，
其中，被固化的所述第一光刻胶层保留在所述背极板上并作为所述连接部。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，形成所述防护层的步骤包括：
形成覆盖所述背极板与所述连接部的第二光刻胶层；
经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及
去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，
其中，被固化的所述第二光刻胶层与所述连接部固定连接并作为所述防护层。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述连接部位于所述背极板的边缘，并呈多个分隔的柱体结构，
去除所述第二光刻胶层未被固化的部分的步骤包括：采用刻蚀剂去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，所述刻蚀剂经所述柱体结构之间的空隙与所述防护层下方的所述第二光刻胶层接触。
5.根据权利要求2所述的制造方法，在所述连接部上形成防护层的步骤之前，所述制造方法还包括在所述背极板上形成填充层，所述填充层与所述连接部共同覆盖所述背极板，且所述填充层的表面与所述连接部的表面平齐，
其中，形成所述防护层的步骤包括：
形成覆盖所述填充层与所述连接部的第二光刻胶层；
经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及
去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，其中，被固化的所述第二光刻胶层保留在所述连接部与所述填充层上并作为所述防护层，
在形成所述防护层的步骤之后，所述制造方法还包括去除所述填充层。
6.根据权利要求1所述的制造方法，在形成所述连接部与所述防护层的步骤之前，所述制造方法还包括在所述背极板上形成第三光刻胶层，
形成所述防护层的步骤包括：经第三掩膜版照射所述第三光刻胶层以第一次固化部分所述第三光刻胶层，其中，被第一次固化的所述第三光刻胶层作为所述防护层，
在形成所述防护层之后，形成所述连接部的步骤包括：经第四掩膜版照射所述第三光刻胶层以第二次固化位于所述防护层下的部分所述第三光刻胶层，其中，被第二次固化的所述第三光刻胶层作为所述连接部，
在形成所述连接部与所述防护层之后，所述制造方法还包括去除所述第三光刻胶层未被固化的部分。
7.根据权利要求3至6任一项所述的制造方法，其中，所述连接部与所述防护层为一体结构。
8.根据权利要求2所述的制造方法，其中，所述防护层包括聚四氟乙烯膜，形成防护层的步骤包括将所述聚四氟乙烯膜与所述连接部键合，
所述制造方法还包括：将对应于不同所述微机电结构的所述聚四氟乙烯膜分割。
9.一种mems器件的制造方法，包括：
基于同一衬底形成多个微机电结构，每个所述微机电结构包括所述衬底的一部分、位于所述衬底上的具有至少一个通孔的背极板和位于所述背极板上的振动膜；以及
切割所述衬底以将每个所述微机电结构分离，
在切割所述衬底的步骤之前，所述制造方法还包括在至少一个所述微机电结构上形成防护层，所述防护层与所述背极板分别位于所述衬底的两侧，
其中，所述振动膜与所述背极板构成可变电容，所述防护层用于阻挡异物经所述衬底的中的背腔和所述通孔进入所述背极板与所述振动膜之间的间隙。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述防护层包括聚四氟乙烯膜，形成所述防护层的步骤包括将所述聚四氟乙烯膜与所述衬底键合，
所述制造方法还包括：将对应于不同所述微机电结构的所述聚四氟乙烯膜分割。
11.根据权利要求9所述的制造方法，在形成所述防护层的步骤之前，所述制造方法还包括在所述衬底上形成连接部，用于将所述防护层固定在所述衬底上，
其中，形成所述连接部的步骤包括：
在所述衬底上形成第一刻胶层；
经第一掩膜版照射所述第一光刻胶层以固化部分所述第一光刻胶层；以及
去除所述第一光刻胶层未被固化的部分，
其中，被固化的所述第一光刻胶层保留在所述衬底上并作为所述连接部。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述防护层包括聚四氟乙烯膜，形成防护层的步骤包括将所述聚四氟乙烯膜与所述连接部键合。
13.根据权利要求11所述的制造方法，其中，形成所述防护层的步骤包括：
形成覆盖所述衬底与所述连接部的第二光刻胶层；
经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及
去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，
其中，被固化的所述第二光刻胶层作为所述防护层并与所述连接部形成一体结构。
14.根据权利要求9所述的制造方法，其中，形成所述防护层的步骤包括：
形成覆盖所述衬底的第二光刻胶层；
经第二掩模照射所述第二光刻胶层以固化部分所述第二光刻胶层；以及
去除所述第二光刻胶层未被固化的部分，
其中，被固化的所述第二光刻胶层保留在所述衬底上并作为所述防护层。
15.一种mems麦克风的制造方法，包括形成如权利要求1至14任一项的所述mems器件。
技术总结