声波感测结构的制作方法与流程

1.本发明涉及麦克风技术领域，更为具体的是涉及声波感测结构的制作方法。


背景技术：

2.麦克风是一种将声压信号最终转换为电信号的压力传感器，使用微机电工艺技术制造的小型麦克风称为mems（micro-electro-mechanical system）麦克风或微麦克风。mems麦克风芯片一般包括衬底、振膜以及背极板。其中的振膜、背极板是mems麦克风芯片中的重要部件，振膜、背极板平行且间隔设置，两者构成平板电容的两个电极板，振膜用于在声波的作用下振动，导致背极板和振膜之间的相对距离发生变化，从而使得平板电容的电容值发生变化，电容值的变化经外围电路转化成电信号，实现声电的转换。
3.电容式mems微麦克风通常接受的声压都比较小，因此对麦克风的灵敏度有较高的要求。为了获得较高的灵敏度和信噪比的提升，需要将振膜的面积增大，来提高电路中的电容变化量，但无论是振膜还是背极板面积的增大，都会导致麦克风在长度以及宽度上增大，进而引起成品体积的增大和成本的增加，且振膜和背板平行于衬底的电容式麦克风，在进行阵列排布提高产品性能时，需要将产品平铺阵列，这样增加了产品的体积，增大产品成本，并限制了麦克风的适用范围。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种声波感测结构的制作方法。
5.本发明的目的采用以下技术方案实现：根据本发明的一方面，提供一种声波感测结构的制作方法，所述方法包括：提供第一衬底，并在所述第一衬底的一侧表面上形成第一氧化层；从所述第一衬底背离所述第一氧化层的一侧对所述第一衬底进行刻蚀，以形成至少两个膜层结构；提供第二衬底，并在所述第二衬底的一侧表面上形成第二氧化层；将具有所述至少两个膜层结构的所述第一衬底与所述第二衬底键合，以使所述至少两个膜层结构位于所述第一氧化层和所述第二氧化层之间，并同时形成由所述第一氧化层、所述第二氧化层、以及部分或者全部的所述至少两个膜层结构合围成的第一空腔；对完成键合后的所述第二衬底以及所述第二氧化层进行蚀刻以形成第二空腔，其中，所述第一氧化层、剩余的所述第二氧化层、所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构共同将所述第一空腔和所述第二空腔相隔离。
6.可选地，所述从所述第一衬底背离所述第一氧化层的一侧对所述第一衬底进行刻蚀，以形成至少两个膜层结构包括下列中的任意一个：（1）一个固定膜和两个可动膜，其中，所述固定膜位于所述两个可动膜之间；（2）两个可动膜，其中，所述两个可动膜相对设置；
（3）一个固定膜和一个可动膜，其中，所述固定膜与所述可动膜相对设置。
7.进一步地，所述从所述第一衬底背离所述第一氧化层的一侧对所述第一衬底进行刻蚀，以形成至少两个膜层结构包括：在形成所述至少两个膜层结构的同时形成分别位于所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构两侧的第一子空腔和第二子空腔，以及位于所述至少两个膜层结构处于最外侧的两个膜层结构之间的第三子空腔。
8.进一步地，所述将具有所述至少两个膜层结构的所述第一衬底与所述第二衬底通过所述第二氧化层键合，以使所述至少两个膜层结构位于所述第一氧化层和所述第二氧化层之间，并同时形成由所述第一氧化层、所述第二氧化层、以及所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构合围成的第一空腔包括：在将所述第一衬底与所述第二衬底进行键合时，使所述第二氧化层封闭所述第三子空腔以形成所述第一空腔。
9.进一步地，所述对完成键合后的所述第二衬底以及所述第二氧化层进行蚀刻以形成第二空腔包括：从所述第二衬底背离所述第二氧化层的一侧对所述第二衬底进行刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述第二衬底的一部分的第四子空腔。
10.进一步地，所述对完成键合后的所述第二衬底以及所述第二氧化层进行蚀刻以形成第二空腔还包括：在形成所述第四子空腔之后，去除位于所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构在所述第二氧化层上的投影所围合的区域以外的所述第二氧化层，以将所述第四子空腔与所述第一子空腔和所述第二子空腔连通，以形成所述第二空腔。
11.进一步地，所述方法还包括：在完成键合后的所述第一氧化层上制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构。
12.进一步地，所述在完成键合后的所述第一氧化层上制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构包括：在所述第一氧化层背离所述第一衬底的一侧制作贯穿所述第一氧化层的多个第一通孔，其中，所述多个第一通孔分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的位置相对应；在每个所述第一通孔内填充金属体，并使所述金属体从所述第一氧化层远离所述第一衬底的一侧表面露出，以形成每个所述导电结构。
13.进一步地，所述方法还包括：在形成所述导电结构之后，去除所述第一氧化层的部分区域以将所述第一空腔与所述第一氧化层远离所述第一衬底一侧之外的环境相连通。
14.根据本发明的又一方面，提供一种声波感测结构的制作方法，所述方法包括：提供预制晶片，所述预制晶片包括第一硅层、第二硅层和位于所述第一硅层和所述第二硅层之间的中间氧化层；在所述第二硅层远离所述中间氧化层的一侧表面上形成外部氧化层；从所述预制晶片背离所述外部氧化层的一侧对所述预制晶片进行部分刻蚀以形成第一基础空腔，其中，所述第一基础空腔基于对所述预制晶片的所述第一硅层蚀刻形成；在所述第一基础空腔内对部分所述中间氧化层以及部分所述第二硅层进行刻蚀以形成背腔；在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构，并且所述至少两个膜层结构位于所述外部氧化层和所述中间氧化层之间，所述至少两个膜层结构以及部分所述中间氧化层围合形成感应腔。
15.进一步地，在所述第一基础空腔内继续对部分所述中间氧化层以及部分所述第二硅层进行刻蚀以形成背腔包括：从所述中间氧化层露出所述第一基础空腔的一侧表面对所述中间氧化层的非中央区域进行刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述中间氧化层和所述第一硅层的一部分的第一后部子空腔和第二后部子空腔，其中，所述第一后部子空腔和所述第二后部子空腔均与所述第一基础空腔相连通，以共同形成背腔。
16.可选地，在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构包括下列中的任意一个：（1）一个固定膜和两个可动膜，其中，所述固定膜位于所述两个可动膜之间；（2）两个可动膜，其中，所述两个可动膜相对设置；（3）一个固定膜和一个可动膜，其中，所述固定膜与所述可动膜相对设置。
17.进一步地，所述方法还包括：在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构之前，在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧制作贯穿所述外部氧化层的多个第二通孔，所述多个第二通孔分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的位置相对应。
18.进一步地，所述方法还包括：在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构之后，在每个所述第二通孔内填充金属体，以使所述金属体从所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧表面露出，以形成分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构。
19.根据本发明的另一方面，提供一种声波感测结构的制作方法，所述方法包括：提供基础衬底，在所述基础衬底的一侧表面上形成外侧氧化层；从所述基础衬底背离所述外侧氧化层的一侧对所述基础衬底进行刻蚀以形成第二基础空腔以及位于所述第二基础空腔内的至少两个膜层结构；制作支撑氧化层，以使所述至少两个膜层结构位于所述外侧氧化层和所述支撑氧化层之间；其中，所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构、所述外侧氧化层以及所述支撑氧化层共同将所述第二基础空腔分隔成背部腔和感测腔。
20.可选地，所述从所述基础衬底背离所述外侧氧化层的一侧对所述基础衬底进行刻蚀以形成第二基础空腔以及位于所述第二基础空腔内的至少两个膜层结构包括下列中的任意一个：（1）一个固定膜和两个可动膜，其中，所述固定膜位于所述两个可动膜之间；（2）两个可动膜，其中，所述两个可动膜相对设置；（3）一个固定膜和一个可动膜，其中，所述固定膜与所述可动膜相对设置。
21.进一步地，所述从所述基础衬底背离所述外侧氧化层的一侧对所述基础衬底进行刻蚀以形成第二基础空腔以及位于所述第二基础空腔内的至少两个膜层结构包括：从所述基础衬底背离所述外侧氧化层的一侧对所述基础衬底的一部分进行刻蚀，以形成在厚度方向上一部分贯穿所述基础衬底的一部分区域的第一级子空腔；在所述第一级子空腔内对剩余厚度的所述基础衬底进行二次刻蚀，以分别形成所述至少两个膜层结构，以及形成分别位于所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜
层结构两侧的两个第二级子空腔，所述两个第二级子空腔与所述第一级子空腔相连通以形成所述背部腔，所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构以及所述外侧氧化层共同合围出所述感测腔。
22.进一步地，所述制作支撑氧化层包括：在所述背部腔和所述感测腔上沉积所述支撑氧化层，以使所述支撑氧化层覆盖所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的侧表面、所述背部腔的内表面，并完全封闭所述感测腔。
23.进一步地，所述方法还包括：在制作完成所述支撑氧化层之后，在所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构。
24.进一步地，所述在所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构包括：在所述外侧氧化层背离所述基础衬底的一侧制作贯穿所述外侧氧化层的多个第三通孔，其中，所述多个第三通孔分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的位置相对应；在每个所述第三通孔内填充金属体，并使所述金属体从所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧表面露出，以形成每个所述导电结构。
25.进一步地，所述方法还包括：在形成所述导电结构之后，去除所述外侧氧化层的部分区域以将所述感测腔与所述外侧氧化层远离所述基础衬底一侧之外的环境相连通。
26.采用本发明实施例提供的声波感测结构的制作方法，旨在通过将至少两个膜层结构制作于基于基底蚀刻后与基底外侧的氧化层所形成的空腔中，并且位于空腔内的所述至少两个膜层结构中的各个膜层结构之间平行且间隔设置。相较于传统的声波感测结构中的膜层结构的延伸方向垂直于基底的厚度方向的设置方式，采用本发明提供的技术方案，能够使得声波感测结构在与基底的厚度方向垂直的轴线方向上的宽度更窄，尺寸更小；并能够避免直吹或者跌落所导致的膜破，同时制作流程简单、制作成本较低。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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实施方式。
28.图1是根据本发明一实施例的声波感测结构的制作方法的流程图。
29.图2a是根据本发明一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
30.图2b为图2a实施例中提供的声波感测结构沿a-a’方向的立体剖面结构示意图。
31.图2c为图2a实施例中提供的声波感测结构沿a-a’方向的平面剖面结构示意图。
32.图3a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
33.图3b为图3a实施例中提供的声波感测结构沿b-b’方向的立体剖面结构示意图。
34.图3c为图3a实施例中提供的声波感测结构沿b-b’方向的平面剖面结构示意图。
35.图4a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
36.图4b为图4a实施例中提供的声波感测结构沿c-c’方向的立体剖面结构示意图。
37.图4c为图4a实施例中提供的声波感测结构沿c-c’方向的平面剖面结构示意图。
38.图5a-图5i是根据本发明一实施例提供的声波感测结构的制作工序示意图。
39.图6是根据本发明又一实施例的声波感测结构的制作方法的流程图。
40.图7a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
41.图7b为图7a实施例中提供的声波感测结构沿d-d’方向的立体剖面结构示意图。
42.图8a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
43.图8b为图8a实施例中提供的声波感测结构沿e-e’方向的立体剖面结构示意图。
44.图9a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
45.图9b为图9a实施例中提供的声波感测结构沿f-f’方向的立体剖面结构示意图。
46.图10a-图10g是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的制作工序示意图。
47.图11是根据本发明另一实施例的声波感测结构的制作方法的流程图。
48.图12a是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
49.图12b为图12a实施例中提供的声波感测结构沿g-g’方向的立体剖面结构示意图。
50.图13a是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
51.图13b为图13a实施例中提供的声波感测结构沿h-h’方向的立体剖面结构示意图。
52.图14a是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。
53.图14b为图14a实施例中提供的声波感测结构沿i-i’方向的立体剖面结构示意图。
54.图15a-图15h是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的制作工序示意图。
具体实施方式
55.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
58.实施例一图1是根据本发明实施例的声波感测结构的制作方法的流程图。
59.参考图1，所述声波感测结构的制作方法包括以下步骤：步骤s11，提供第一衬底，并在所述第一衬底的一侧表面上形成第一氧化层；步骤s12，从所述第一衬底背离所述第一氧化层的一侧对所述第一衬底进行刻蚀，以形成至少两个膜层结构；步骤s13，提供第二衬底，并在所述第二衬底的一侧表面上形成第二氧化层；步骤s14，将具有所述至少两个膜层结构的所述第一衬底与所述第二衬底键合，以使所述至少两个膜层结构位于所述第一氧化层和所述第二氧化层之间，并同时形成由所述第一氧化层、所述第二氧化层、以及所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结
构合围成的第一空腔；步骤s15，对完成键合后的所述第二衬底以及所述第二氧化层进行蚀刻以形成第二空腔，其中，所述第一氧化层、剩余的所述第二氧化层、所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构共同将所述第一空腔和所述第二空腔相隔离。
60.图2a是根据本发明一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图，图2b为图2a实施例中提供的声波感测结构沿a-a’方向的立体剖面结构示意图，图2c为图2a实施例中提供的声波感测结构沿a-a’方向的平面剖面结构示意图，图3a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图，图3b为图3a实施例中提供的声波感测结构沿b-b’方向的立体剖面结构示意图，图3c为图3a实施例中提供的声波感测结构沿b-b’方向的平面剖面结构示意图，图4a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图，图4b为图4a实施例中提供的声波感测结构沿c-c’方向的立体剖面结构示意图，图4c为图4a实施例中提供的声波感测结构沿c-c’方向的平面剖面结构示意图。
61.具体地，在本发明实施例中，形成的所述至少两个膜层结构至少包括以下三种情形：第一种情形，如图2a-图2c所示，两个可动膜和一个固定膜；所述固定膜可以是背极板，所述可动膜可以是振膜，例如，两个振膜51和一个背极板52，其中，背极板52位于两个振膜51之间，两个振膜51与背极板52之间形成可变电容结构，通过挤压两个振膜51，使得两个振膜51与背极板52之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
62.第二种情形，如图3a-图3c所示，两个可动膜；例如，两个振膜51，其中，两个振膜51相对设置，两个振膜51之间形成可变电容结构，通过挤压两个振膜51，使得两个振膜51之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
63.第三种情形，如图4a-图4c所示，一个可动膜和一个固定膜；例如，一个振膜51和一个背极板52，其中，振膜51和背极板52相对设置，振膜51和背极板52之间形成可变电容结构，通过挤压振膜51，使得振膜51与背极板52之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
64.需要说明的是，在本实施例中，所述第一空腔为振动腔，所述第二空腔为背腔，所述第一空腔可以与外界的气压连通，也可以不与外界气压连通。当声波信号进入所述第二空腔后可分别作用至位于所述至少两个膜层结构中的最外侧的可动振膜上，引起所述至少两个膜层结构中最外侧的可动膜在所述第一空腔内分别朝向所述至少两个膜层结构中的固定膜发生形变，从而使得位于所述第一空腔内的所述至少两个膜层结构中的可动膜与固定膜之间的极板间距减小，进而使得可变电容的电容值增大，基于此可以将声波信号转换为电信号。
65.采用本发明实施例提供的声波感测结构的制造方法，能够使得至少两个膜层结构均能够实现容置于基于对所述第一衬底和所述第二衬底蚀刻后与所述第一氧化层所形成的空腔内，并且位于空腔内的所述至少两个膜层结构中的各个膜层结构之间平行且间隔设置。相较于传统的声波感测结构中的至少两个膜层结构的延伸方向分别垂直于基底的厚度方向的设置方式，采用本发明提供的技术方案，能够使得声波感测结构在与基底的厚度方向垂直的轴线方向上的宽度更窄，尺寸更小；并能够避免直吹或者跌落所导致的膜破，同时制作流程简单、制作成本较低。
66.当需增大所述至少两个膜层结构的每个膜层结构的面积时，仅需要增大所述至少
两个膜层结构中的每个膜层结构在垂直于基底厚度方向上的长度即可，无需增大所述至少两个膜层结构的每个膜层结构在基底厚度方向上的宽度，从而不仅能够提高该声波感测结构的长宽比，增加了产品的应用范围，而且提高了该声波感测结构的声波信号侦测的灵敏度和准确性。
67.在步骤s12中，所述从所述第一衬底背离所述第一氧化层的一侧对所述第一衬底进行刻蚀，以形成至少两个膜层结构包括：在形成所述至少两个膜层结构的同时形成分别位于所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构两侧的第一子空腔和第二子空腔，以及位于所述至少两个膜层结构处于最外侧的两个膜层结构之间的第三子空腔。
68.在步骤s14中，所述将具有所述至少两个膜层结构的所述第一衬底与所述第二衬底通过所述第二氧化层键合，以使所述至少两个膜层结构位于所述第一氧化层和所述第二氧化层之间，并同时形成由所述第一氧化层、所述第二氧化层、以及所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构合围成的第一空腔包括：在将所述第一衬底与所述第二衬底进行键合时，使所述第二氧化层封闭所述第三子空腔以形成所述第一空腔。
69.在步骤s15中，所述对完成键合后的所述第二衬底以及所述第二氧化层进行蚀刻以形成第二空腔包括：从所述第二衬底背离所述第二氧化层的一侧对所述第二衬底进行刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述第二衬底的一部分的第四子空腔。
70.进一步地，所述对完成键合后的所述第二衬底以及所述第二氧化层进行蚀刻以形成第二空腔还包括：在形成所述第四子空腔之后，去除位于所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构在所述第二氧化层上的投影所围合的区域以外的所述第二氧化层，以将所述第四子空腔与所述第一子空腔和所述第二子空腔连通，以形成所述第二空腔。
71.进一步地，所述方法还包括：在完成键合后的所述第一氧化层上制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构。
72.进一步地，所述在完成键合后的所述第一氧化层上制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构包括：在所述第一氧化层背离所述第一衬底的一侧制作贯穿所述第一氧化层的多个通孔，其中，所述多个通孔分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的位置相对应；在每个所述通孔内填充金属体，并使所述金属体从所述第一氧化层远离所述第一衬底的一侧表面露出，以形成每个所述导电结构。
73.进一步地，所述方法还包括：在形成所述导电结构之后，去除所述第一氧化层的部分区域以将所述第一空腔与所述第一氧化层远离所述第一衬底一侧之外的环境相连通。
74.示例性地，以下将以上述第一种情形对本发明实施例提供的声波感测结构的制作方法进行示例性说明。
75.图5a-图5i是根据本发明一实施例提供的声波感测结构的制作工序示意图。
76.以下将结合图1、图2a-图2c、图5a-图5i以上述第一种情形对本发明实施例进行详细说明。
77.示例性地，请参阅图5a所示，首先提供第一衬底100，并在所述第一衬底100的一侧表面上形成第一氧化层110，所述第一氧化层110的材料例如是sio2材料。
78.具体地，所述第一衬底100的材料可以是硅或者多晶硅，也可以是其他材料，例如，砷化镓、碳化硅等。
79.接下来，如图5b所示，从所述第一衬底100背离所述第一氧化层110的一侧对所述
第一衬底100进行刻蚀，以形成一个背极板52和两个振膜51，其中，所述背极板52位于所述两个振膜51之间。具体地，采用光刻掩膜板的刻蚀工艺对所述第一衬底100进行蚀刻，以分别形成具有一定厚度的背极板52和两个振膜51。其中，所述背极板52和所述两个振膜51之间分别具有一定的间隙。由于所述背极板52为固定极板，不需要发生形变，仅需要将位于所述背极板52两侧的所述两个振膜51发生形变，因此，通常会将所述两个振膜51厚度设计的要比所述背极板52的厚度要薄。
80.示例性地，在其中一实施方式中，所述第一衬底100的厚度为d，在所述第一衬底100上刻蚀深度例如为d以形成具有一定厚度的背极板52和两个振膜51。在其他实施方式中，也可以在所述第一衬底100上刻蚀深度小于d的并具有一定厚度的背极板52和两个振膜51。
81.进一步地，在本发明实施例中，所述两个振膜51、所述背极板52均包括导电介质，该导电介质例如包括多晶硅、导电膜层或者可导电的掺杂体等，以便于将所述两个振膜51中的一个振膜构成第一电极，所述背极板52构成第二电极，所述两个振膜51中的另一个振膜构成第三电极。
82.进一步地，在形成所述背极板52和所述两个振膜51的同时形成分别位于所述两个振膜51两侧的第一子空腔601和第二子空腔602，以及位于所述两个振膜51之间的第三子空腔603。所述第一电极远离所述背极板52的一侧与所述第一子空腔601相连通并与所述第二电极形成第一可变电容，所述第三电极远离所述背极板52的一侧与所述第二子空腔602相连通并与所述第二电极形成第二可变电容。
83.继续如图5c所示，提供第二衬底200，并在所述第二衬底200的一侧表面上形成第二氧化层210，所述第二氧化层210的材料例如是sio2材料。
84.具体地，所述第二衬底200的材料可以是硅或者多晶硅，也可以是其他材料，例如，砷化镓、碳化硅等。
85.接下来，如图5d所示，将具有所述两个振膜51和所述背极板52的所述第一衬底100与所述第二衬底200键合，以使所述两个振膜51和所述背极板52位于所述第一氧化层110和所述第二氧化层210之间，并同时形成由所述第一氧化层110、所述第二氧化层210、以及所述两个振膜51合围成的第一空腔610。
86.在本发明实施例中，基于所述第一衬底100和所述第二衬底200的材料均为硅。示例性地，例如，将预键合的所述第一衬底100、第二氧化层210以及所述第二衬底200共同置于600~1100摄氏度的环境中进行退火，实现熔融键合，得到高质量的共价键结合界面，相当于键合层的结构是si-氧化硅-si这样的三明治结构。
87.具体地，如图5d所示，在将所述第一衬底100与所述第二衬底200进行键合时，使所述第二氧化层210封闭所述第三子空腔603以形成所述第一空腔610，并使得所述两个振膜51的两端以及所述背极板52的两端分别固支于所述第一氧化层110和所述第二氧化层210之间。
88.继续参阅图5e和图5f所示，对完成键合后的所述第二衬底200以及所述第二氧化层210进行蚀刻以形成第二空腔620，其中，所述第一氧化层110、所述第二氧化层的剩余部分211、所述两个振膜51将所述第一空腔610和所述第二空腔620相隔离，也即将振动腔和背腔进行隔离，以实现感测振动腔和背腔之间的压差。
89.其中，由所述两个振膜51分别构成第一电极和第三电极，以及由所述背极板52构成第二电极。
90.示例性地，如图5e所示，先从所述第二衬底200背离所述第二氧化层210的一侧对所述第二衬底200进行刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述第二衬底200的一部分的第四子空腔604。
91.接下来，如图5f所示，在形成所述第四子空腔604之后，去除位于所述两个振膜51在所述第二氧化层210上的投影所围合的区域以外的所述第二氧化层210，以将所述第四子空腔604与所述第一子空腔601和所述第二子空腔602连通，以形成第二空腔620，所述第二空腔620即为前述的背腔。
92.进一步地，在本实施例中，所述方法还包括：在完成键合后的所述第一氧化层上制作分别与所述两个振膜和所述背极板电连接的导电结构。
93.示例性地，如图5g和图5h所示，在所述第一氧化层110背离所述第一衬底100的一侧制作贯穿所述第一氧化层110的多个第一通孔111，其中，所述多个第一通孔111分别与所述两个振膜51和所述背极板52的位置相对应；通过蒸发或者溅射金属层以在每个所述第一通孔111内填充金属体112，并使所述金属体112从所述第一氧化层110远离所述第一衬底100的一侧表面露出，以形成每个导电结构。
94.进一步地，为了减少所述两个振膜51在工作时候的阻尼，以及提高声波感测结构的灵敏度。如图5i所示，在形成所述导电结构之后，去除所述第一氧化层110的部分区域以将所述第一空腔610与所述第一氧化层110远离所述第一衬底100一侧之外的环境相连通。也即，所述第一氧化层110不封闭所述第一空腔610，因此，声波气流在作用到所述两个振膜51上后，所述第一空腔610内的空气会从所述第一氧化层110与所述第一空腔610之间的空隙中流出，从而减少所述两个振膜51上的阻尼，以避免大音量时对所述两个振膜51造成的损坏。
95.实施例二图6是根据本发明又一实施例的声波感测结构的制作方法的流程图。
96.参考图6，所述声波感测结构的制作方法包括以下步骤：步骤s21，提供预制晶片，所述预制晶片包括第一硅层、第二硅层和位于所述第一硅层和所述第二硅层之间的中间氧化层，步骤s22，在所述第二硅层远离所述中间氧化层的一侧上形成外部氧化层；步骤s23，从所述预制晶片背离所述外部氧化层的一侧对所述预制晶片进行部分刻蚀以形成第一基础空腔，其中，所述第一基础空腔基于对所述预制晶片的所述第一硅层蚀刻形成；步骤s24，在所述第一基础空腔内对部分所述中间氧化层以及部分所述第二硅层进行刻蚀以形成背腔；步骤s25，在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构，并且所述至少两个膜层结构位于所述外部氧化层和所述中间氧化层之间，所述至少两个膜层结构以及部分所述中间氧化层围合形成感应腔。
97.图7a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。图7b为图
7a实施例中提供的声波感测结构沿d-d’方向的立体剖面结构示意图。图8a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。图8b为图8a实施例中提供的声波感测结构沿e-e’方向的立体剖面结构示意图。图9a是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图。图9b为图9a实施例中提供的声波感测结构沿f-f’方向的立体剖面结构示意图。
98.具体地，在本发明实施例中，形成的所述至少两个膜层结构至少包括以下三种情形：第一种情形，如图7a-图7b所示，两个可动膜和一个固定膜；所述固定膜可以是背极板，所述可动膜可以是振膜，例如，两个振膜51和一个背极板52，其中，背极板52位于两个振膜51之间，两个振膜51与背极板52之间形成可变电容结构，通过挤压两个振膜51，使得两个振膜51与背极板52之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
99.第二种情形，如图8a-图8b所示，两个可动膜；例如，两个振膜51，其中，两个振膜51相对设置，两个振膜51之间形成可变电容结构，通过挤压两个振膜51，使得两个振膜51之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
100.第三种情形，如图9a-图9b所示，一个可动膜和一个固定膜；例如，一个振膜51和一个背极板52，其中，振膜51和背极板52相对设置，振膜51和背极板52之间形成可变电容结构，通过挤压振膜51，使得振膜51与背极板52之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
101.需要说明的是，在本实施例中，所述感应腔为振动腔，所述感应腔和所述背腔均与外界的气压连通。当声波信号进入所述背腔后可分别作用至位于所述至少两个膜层结构中的最外侧的可动膜上，引起所述至少两个膜层结构中最外侧的可动膜在所述感应腔内分别朝向所述至少两个膜层结构中的固定膜发生形变，从而使得位于所述感应腔内的所述至少两个膜层结构中的可动膜与固定膜之间的极板间距减小，进而使得可变电容的电容值增大，基于此可以将声波信号转换为电信号。
102.采用本发明实施例提供的声波感测结构的制造方法，能够使得至少两个膜层结构均能够实现容置于基于对所述预制晶片蚀刻后与所述外部氧化层所形成的空腔内，并且位于空腔内的所述至少两个膜层结构中的各个膜层结构之间平行且间隔设置。相较于传统的声波感测结构中的至少两个膜层结构的延伸方向分别垂直于基底的厚度方向的设置方式，采用本发明提供的技术方案，能够使得声波感测结构在与基底的厚度方向垂直的轴线方向上的宽度更窄，尺寸更小；并能够避免直吹或者跌落所导致的膜破，同时制作流程简单、制作成本较低。
103.当需增大所述至少两个膜层结构的每个膜层结构在垂直于基底厚度方向上的面积时，仅需要增大所述至少两个膜层结构在基底厚度方向上的长度即可，无需增大所述至少两个膜层结构的每个膜层结构在基底厚度方向上的宽度，从而不仅能够提高该声波感测结构的长宽比，增加了产品的应用范围，而且提高了该声波感测结构的声波信号侦测的灵敏度和准确性。
104.在步骤s24中，在所述第一基础空腔内继续对部分所述中间氧化层以及部分所述第二硅层进行刻蚀以形成背腔包括：从所述中间氧化层露出所述第一基础空腔的一侧表面对所述中间氧化层的非中央区域进行刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述中间氧化层和所述第一硅层的一部分的第一后部子空腔和第二后部子空腔，其中，所述第一后部子空腔和
所述第二后部子空腔均与所述第一基础空腔相连通，以共同形成背腔。
105.在步骤s25中，所述方法还包括：在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构之前，在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧制作贯穿所述外部氧化层的多个通孔，所述多个通孔分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的位置相对应。
106.进一步地，所述方法还包括：在所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层和所述第一硅层进行刻蚀以形成至少两个膜层结构之后，在每个所述通孔内填充金属体，以使所述金属体从所述外部氧化层远离所述预制晶片的一侧表面露出，以形成分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构。
107.示例性地，以下将以上述第一种情形对本发明实施例提供的声波感测结构的制作方法进行示例性说明。图10a-图10g是根据本发明又一实施例提供的声波感测结构的制作工序示意图。
108.以下将结合图6、图7a、图7b、图10a-图10g以上述第一种情形对本发明实施例进行详细说明。
109.在本发明实施例中，示例性地，可以基于绝缘体上的半导体而制造所述两个振膜51、所述背极板52、所述感应腔730和所述背腔720。绝缘体上的半导体可以是例如soi（silicon-on-insulator）。如图10a所示，所述预制晶片300为绝缘体上的半导体，具体可包括：第一硅层301、第二硅层303和位于所述第一硅层301和所述第二硅层303之间的中间氧化层302；可对所述预制晶片300上进行图形化、沉积、掺杂等工艺形成所述两个振膜51和所述背极板52。
110.如图10b所示，在所述第二硅层303远离所述中间氧化层302的一侧表面上形成外部氧化层310；所述外部氧化层310的材料例如是sio2材料。
111.如图10c-图10d所示，从所述预制晶片300背离所述外部氧化层310的一侧对所述预制晶片300进行部分刻蚀以形成第一基础空腔710其中，所述第一基础空腔710基于对所述预制晶片300的所述第一硅层301蚀刻形成。
112.具体地，如图10c-图10d所示，从所述中间氧化层302露出所述第一基础空腔710的一侧表面对所述中间氧化层302的非中央区域进行刻蚀，以形成在厚度方向上贯穿所述中间氧化层302和所述第一硅层301的一部分的第一后部子空腔711和第二后部子空腔712，其中，所述第一后部子空腔711和所述第二后部子空腔712均与所述第一基础空腔710相连通，以共同形成背腔720。
113.接下来，如图10e所示，在所述外部氧化层310远离所述预制晶片300的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层310和所述第一硅层301进行刻蚀以形成两个振膜51和位于所述两个振膜51之间的背极板52之前，在所述外部氧化层310远离所述预制晶片300的一侧制作贯穿所述外部氧化层310的多个第二通孔311，所述多个第二通孔311分别与所述两个振膜51和所述背极板52的位置相对应。
114.如图10f所示，通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层310和所述第一硅层301进行刻蚀以形成两个振膜51和位于所述两个振膜51之间的背极板52。
115.在上述步骤中，由于所述两个振膜51、所述背极板52以及部分所述中间氧化层302围合形成感应腔730，故通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层310和所述第一硅层301进
行刻蚀以形成两个振膜51和位于所述两个振膜51之间的背极板52的同时，还实现了将所述感应腔730与所述外部氧化层310远离所述第二硅层303一侧之外的环境相连通，从而减少了所述两个振膜51在工作时候的阻尼，以及提高声波感测结构的灵敏度。需要说明的是，在本实施例中，所述第一基础空腔710的截面宽度约为几百纳米，而所述两个振膜51和所述背极板52之间的间隙约为2~3纳米。
116.进一步地，如图10g所示，所述方法还包括：在所述外部氧化层310远离所述预制晶片300的一侧通过光刻掩膜版工艺对所述外部氧化层310和所述第一硅层301进行刻蚀以形成两个振膜51和位于所述两个振膜51之间的背极板52之后，在每个所述第二通孔311内填充金属体312，以使所述金属体312从所述外部氧化层310远离所述预制晶片300的一侧表面露出，以形成分别与所述两个振膜51和所述背极板52电连接的导电结构。
117.实施例三图11是根据本发明另一实施例的声波感测结构的制作方法的流程图。
118.参考图11，所述声波感测结构的制作方法包括以下步骤：步骤s31，提供基础衬底，在所述基础衬底的一侧表面上形成外侧氧化层；步骤s32，从所述基础衬底背离所述外侧氧化层的一侧对所述基础衬底进行刻蚀以形成第二基础空腔以及位于所述第二基础空腔内的至少两个膜层结构；步骤s33，制作支撑氧化层，以使所述至少两个膜层结构位于所述外侧氧化层和所述支撑氧化层之间；其中，所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构、所述外侧氧化层以及所述支撑氧化层共同将所述第二基础空腔分隔成背部腔和感测腔。
119.图12a是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图，图12b为图12a实施例中提供的声波感测结构沿g-g’方向的立体剖面结构示意图，图13a是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图，图13b为图13a实施例中提供的声波感测结构沿h-h’方向的立体剖面结构示意图，图14a是根据本发明另一实施例提供的声波感测结构的立体结构示意图，图14b为图14a实施例中提供的声波感测结构沿i-i’方向的立体剖面结构示意图。
120.具体地，在本发明实施例中，形成的所述至少两个膜层结构至少包括以下三种情形：第一种情形，如图12a-图12b所示，两个可动膜和一个固定膜；例如，两个振膜51和一个背极板52，其中，背极板52位于两个振膜51之间，两个振膜51与背极板52之间形成可变电容结构，通过挤压两个振膜51，使得两个振膜51与背极板52之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
121.第二种情形，如图13a-图13b所示，两个可动膜；所述固定膜可以是背极板，所述可动膜可以是振膜，例如，两个振膜51，其中，两个振膜51相对设置，两个振膜51之间形成可变电容结构，通过挤压两个振膜51，使得两个振膜51之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
122.第三种情形，如图14a-图14b所示，一个可动膜和一个固定膜；例如，一个振膜51和一个背极板52，其中，振膜51和背极板52相对设置，振膜51和背极板52之间形成可变电容结构，通过挤压振膜51，使得振膜51与背极板52之间的间隙发生改变，来感测电容的变化。
123.需要说明的是，在本实施例中，所述感测腔为振动腔，所述感测腔可以与外界的气压连通，也可以不与外界气压连通。当声波信号进入所述背部腔后可分别作用至位于所述至少两个膜层结构中的最外侧的可动膜上，引起所述至少两个膜层结构中最外侧的可动膜在所述感测腔内分别朝向所述至少两个膜层结构中的固定膜发生形变，从而使得位于所述感测腔内的所述至少两个膜层结构的可动膜与固定膜之间的极板间距减小，进而使得可变电容的电容值增大，基于此可以将声波信号转换为电信号。
124.采用本发明实施例提供的声波感测结构的制造方法，能够使得至少两个膜层结构均能够实现容置于基于对所述基础衬底蚀刻后与所述外侧氧化层所形成的空腔内，并且位于空腔内的所述至少两个膜层结构中的各个膜层结构之间平行且间隔设置。相较于传统的声波感测结构中的至少两个膜层结构的延伸方向分别垂直于基底的厚度方向的设置方式，采用本发明提供的技术方案，能够使得声波感测结构在与基底的厚度方向垂直的轴线方向上的宽度更窄，尺寸更小；并能够避免直吹或者跌落所导致的膜破，同时制作流程简单、制作成本较低。
125.当需增大所述至少两个膜层结构的每个膜层结构在垂直于基底厚度方向上的面积时，仅需要增大所述至少两个膜层结构在基底厚度方向上的长度即可，无需增大所述至少两个膜层结构的每个膜层结构在基底厚度方向上的宽度，从而不仅能够提高该声波感测结构的长宽比，增加了产品的应用范围，而且提高了该声波感测结构的声波信号侦测的灵敏度和准确性。
126.在步骤s32中，所述从所述基础衬底背离所述外侧氧化层的一侧对所述基础衬底进行刻蚀以形成第二基础空腔以及位于所述第二基础空腔内的至少两个膜层结构包括：从所述基础衬底背离所述外部氧化层的一侧对所述基础衬底的一部分进行刻蚀，以形成在厚度方向上一部分贯穿所述基础衬底的一部分区域的第一级子空腔；在所述第一级子空腔内对剩余厚度的所述基础衬底进行二次刻蚀，以分别形成所述至少两个膜层结构，以及形成分别位于所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构两侧的两个第二级子空腔，所述两个第二级子空腔与所述第一级子空腔相连通以形成所述背部腔，所述至少两个膜层结构中的处于最外侧的两个膜层结构以及所述外侧氧化层共同合围出所述感测腔。
127.在步骤s33中，所述制作支撑氧化层包括：在所述背部腔和所述感测腔上沉积所述支撑氧化层，以使所述支撑氧化层覆盖所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的侧表面、所述背部腔的内表面，并完全封闭所述感测腔。
128.进一步地，所述方法还包括：在制作完成所述支撑氧化层之后，在所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构。
129.进一步地，所述在所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧制作分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构电连接的导电结构包括：在所述外侧氧化层背离所述基础衬底的一侧制作贯穿所述外侧氧化层的多个通孔，其中，所述多个通孔分别与所述至少两个膜层结构中的每个膜层结构的位置相对应；在每个所述通孔内填充金属体，并使所述金属体从所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧表面露出，以形成每个所述导电结构。
130.进一步地，所述方法还包括：在形成所述导电结构之后，去除所述外侧氧化层的部
分区域以将所述感测腔与所述外侧氧化层远离所述基础衬底一侧之外的环境相连通。
131.示例性地，以下将以上述第一种情形对本发明实施例提供的声波感测结构的制作方法进行示例性说明。
132.以下将结合图11、图12a、图12b、15a-图15h以上述第一种情形对本发明实施例进行详细说明。
133.在本发明实施例中，示例性地，可以基于厚度较厚的基础衬底400而制造所述两个振膜51、所述背极板52、所述感测腔810和所述背部腔820。请参阅图15a-图15b所示，首先，提供一基础衬底400，所述基础衬底400的材料可以是硅或者多晶硅，也可以是其他材料，例如，砷化镓、碳化硅等。在所述基础衬底400的一侧表面上形成外侧氧化层410；所述外侧氧化层410的材料例如是sio2材料。
134.接下来，如图15c和图15d所示，从所述基础衬底400背离所述外侧氧化层410的一侧对所述基础衬底400进行刻蚀以形成第二基础空腔830以及位于所述第二基础空腔830内的两个振膜51和背极板52，其中，所述背极板52位于所述两个振膜51之间。
135.具体地，如图15c所示，从所述基础衬底400背离所述外侧氧化层410的一侧对所述基础衬底400的一部分进行刻蚀，以形成在厚度方向上一部分贯穿所述基础衬底400的一部分区域的第一级子空腔801。
136.如图15d所示，在所述第一级子空腔801内对剩余厚度的所述基础衬底400进行二次刻蚀，以分别形成所述两个振膜51和所述背极板52，以及形成分别位于所述两个振膜51两侧的两个第二级子空腔803，以及形成位于所述两个振膜51与所述背极板52之间的内部子空腔802，所述两个第二级子空腔803与所述第一级子空腔801相连通，所述两个振膜51以及所述外侧氧化层410共同合围出所述感测腔810。
137.接下来，如图15e所示，制作支撑氧化层420，以使所述两个振膜51和所述背极板52位于所述外侧氧化层410和所述支撑氧化层420之间。所述支撑氧化层420的材料例如是sio2材料。具体地，所述制作支撑氧化层420包括：在所述背部腔820和所述感测腔810上采用薄膜沉积工艺沉积所述支撑氧化层420，以使所述支撑氧化层420覆盖所述两个振膜51和所述背极板52的侧表面并完全封闭所述感测腔810，所述支撑氧化层420、所述两个振膜51和所述背极板52共同将第二基础空腔830分隔为感测腔810和背部腔820。
138.需要说明的是，在本实施例中，所述背部腔820的截面宽度约为几百纳米，而所述两个振膜51和所述背极板52之间的间隙约为2~3纳米，因此，在所述两个振膜51和背极板52远离所述外侧氧化层410的一侧沉积所述支撑氧化层420后，由于所述两个振膜51和所述背极板52之间的间隙相对较小，因此，可以通过采用薄膜沉积工艺沉积所述支撑氧化层420的方式，实现所述两个振膜51和所述背极板52之间的间隙被所述支撑氧化层420填充，从而将所述感测腔810由所述支撑氧化层420进行封闭，使得所述两个振膜51的两端以及所述背极板52的两端分别固支于所述外侧氧化层410和所述支撑氧化层420之间。
139.进一步地，所述方法还包括：在制作完成所述支撑氧化层之后，在所述外侧氧化层远离所述基础衬底的一侧制作分别与所述两个振膜和所述背极板电连接的导电结构。
140.示例性地，如图15f-图15g所示，在所述外侧氧化层410远离所述基础衬底400的一侧制作贯穿所述外侧氧化层410的多个第三通孔411，其中，所述多个第三通孔411分别与所述两个振膜51和所述背极板52的位置相对应；在每个所述第三通孔411内填充金属体412，
并使所述金属体412从所述外侧氧化层410远离所述基础衬底400的一侧表面露出，以形成每个导电结构。
141.进一步地，为了减少所述两个振膜51在工作时候的阻尼，以及提高声波感测结构的灵敏度。如图15h所示，在形成所述导电结构之后，去除所述外侧氧化层410的部分区域以将所述感测腔810与所述外侧氧化层410远离所述基础衬底400一侧之外的环境相连通。也即，所述外侧氧化层410不封闭所述感测腔810，因此，声波气流在作用到所述两个振膜51上后，所述感测腔810内的空气会从所述外侧氧化层410与所述感测腔810之间的空隙中流出，从而减少所述两个振膜51上的阻尼，以避免大音量时对所述两个振膜51造成的损坏。
142.因此，采用本发明实施例提供的声波感测结构的制作方法，旨在通过将两个振膜和背极板制作于基于基底蚀刻后与基底外侧的氧化层所形成的空腔中，并且位于空腔内的所述两个振膜和所述背极板之间平行且间隔设置，以解决现有的电容式声波感测结构由于振膜和背极板平行于基底设置使得振膜和背极板的长宽比较小导致其封装尺寸过大，从而限制了该声波感测结构的应用范围的问题。并且所述声波感测结构的制作工艺方法简单，可靠性高。
143.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。