具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的具有弧形底角的凹槽的制备方法、MEMS麦克风的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。以及附图中所示的诸如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”，“上方”和“下方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如，如果装置相对于附图中的视图是倒置的，则例如描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。

图1-图4是本发明一实施例中具有弧形底角的凹槽在其制备过程中的结构示意图。如图1-图4所示，本实施例中的具有弧形底角的凹槽的制备方法具体包括如下过程。

首先参考图1所示，在待刻蚀层110上形成光刻胶层200，所述光刻胶层200中开设有第一开口尺寸CD1的窗口200a，可以认为，所述光刻胶层200中的窗口200a的初始尺寸即为第一开口尺寸CD1。其中，所述待刻蚀层110的材料例如包括硅或二氧化硅等，所述光刻胶层200例如为光刻胶层。

接着参考图2-图4所示，执行等离子刻蚀工艺，以将所述光刻胶层200中的窗口图形复制至所述待刻蚀层110中而形成凹槽。其中，所述凹槽的深度例如可达到2μm，即，所述凹槽的深度大于等于2μm。

进一步的，所述等离子刻蚀工艺中，对所述待刻蚀层110和所述光刻胶层200具有较高的刻蚀选择比，其选择比例如大于等于10。如此，以降低所述光刻胶层200在刻蚀过程中的消耗量，甚至可以避免所述光刻胶层200被消耗。

本实施例中，所述光刻胶层200为光刻胶层，则所述等离子刻蚀工艺的刻蚀气体例如可选自氟化物气体，所述氟化物气体对所述光刻胶层具备极低的刻蚀速率。以及，所述待刻蚀层110的材料例如包括氧化硅，则所述等离子刻蚀工艺的刻蚀气体例如可选用氟化碳气体（C₄F₈），以确保对所述待刻蚀层110具备较高的刻蚀速率。可选的，所述等离子刻蚀工艺中的刻蚀气体还包括氩气（Ar），以进一步提高对所述待刻蚀层110和所述光刻胶层200的刻蚀选择比。具体的实施例中，所述等离子刻蚀工艺中的刻蚀气体可包括如下组份：氟化碳气体（C₄F₈）/氩气（Ar）/氧气（O₂）/一氧化碳（CO）。

其中，所述等离子刻蚀工艺具体可包括如下刻蚀阶段。

第一刻蚀阶段，具体参考图2所示，通过所述窗口200a依次消耗暴露于所述窗口中的待刻蚀层110，以在第一刻蚀阶段形成开口尺寸与窗口的初始尺寸相同的凹槽（即，第一凹槽100a）。即，在等离子刻蚀工艺的初始阶段，所述光刻胶层200仍能保持其原有形貌，其窗口200a的开口尺寸也相应的保持为第一开口尺寸CD1，因此在初始刻蚀阶段，能够在所述待刻蚀层110中形成具有第一开口尺寸CD1的第一凹槽100a。

本实施例中，所述等离子刻蚀工艺具体为各向异性刻蚀工艺，从而在第一刻蚀阶段可使所形成的第一凹槽100a的底角呈现为直角或接近直角。以及，通过所述第一刻蚀阶段，使所述第一凹槽100a的凹槽底部整体刻蚀至待刻蚀层110的第一深度位置，例如可使第一刻蚀阶段所形成的第一凹槽100a的深度值为最终形成的凹槽的深度值的80%-95%。

第二刻蚀阶段，具体参考图3和图4所示，随着刻蚀的进行，所述光刻胶层200的光刻胶材料将逐步往所述窗口的中心延展，所述窗口的开口尺寸即呈逐步缩减的趋势变化，以在第二刻蚀阶段对凹槽的底角位置的消耗量由凹槽的边缘至中心方向逐步增加，从而将凹槽的底角修饰为弧形。

具体结合图2和图3所示，在所述第二刻蚀阶段中，随着光刻胶材料逐步往窗口的中心延展而形成有延伸部，此时，例如可使光刻胶层200中的窗口的开口尺寸缩减至第二开口尺寸CD2，并刻蚀形成第二凹槽100b。相对于所述第一凹槽100a而言，所述第二凹槽100b在对应于第二开口尺寸CD2的范围内凹槽底部进一步刻蚀至第二深度位置，以及所述第二凹槽100b在第一开口尺寸CD1至第二开口尺寸CD2的范围内的凹槽底部即对应于形成弧形底角。

接着结合图3和图4所示，随着刻蚀的进行，所述光刻胶材料进一步往窗口的中心延展而形成有延伸部，此时，例如可使光刻胶层200中的窗口的开口尺寸进一步缩减至第三开口尺寸CD3，并刻蚀形成第三凹槽100c。相对于所述第一凹槽100a而言，所述第三凹槽100c在对应于第三开口尺寸CD3的范围内凹槽底部进一步刻蚀至第三深度位置，以及所述第三凹槽100c在第一开口尺寸CD1至第三开口尺寸CD3的范围内的凹槽底部即对应于形成弧形底角。

需要说明的是，在等离子刻蚀工艺中，刻蚀剂不会刻蚀光刻胶层200，并且还会持续的堆积在所述光刻胶层200的顶表面上，直至第二刻蚀阶段，使得光刻胶层200发生形变而朝向窗口的中心延展。此外，随着光刻胶材料逐步往窗口的中心延展，相应的使得光刻胶层200至少靠近窗口的部分的厚度逐步减薄。

此外，由于本实施例中所制备的凹槽的深度较大（例如，凹槽的深度大于等于2μm），其对应的刻蚀时间较长，从而使得所执行的等离子刻蚀工艺至少能够满足第一刻蚀阶段，并至少抵达至第二刻蚀阶段方能够形成所需深度的凹槽。以及，本实施例中还设置厚度较大的光刻胶层（光刻胶层），厚度较大的光刻胶层将容易在长时间的刻蚀过程发生形变，具体的，光刻胶层的厚度例如可大于等于28000埃。

本实施例中，所述待刻蚀层110的下方还设置有刻蚀停止层120，进而可刻蚀停止于所述刻蚀停止层120上。

应当认识到，本实施例中为了清楚的解释凹槽的弧形底角的形成过程，因此以图3和图4作为示例。然而在具体应用中，可根据需求通过调整第一刻蚀阶段的刻蚀深度、光刻胶层的延展尺寸等控制凹槽的弧形底角的尺寸。

基于如上所述的凹槽的制备方法，本实施例中还提供了一种MEMS麦克风的制备方法。图5-图7为本发明一实施例中的MEMS麦克风在其制备过程中的结构示意图，如图5-图7所示，本实施例中的MEMS麦克风的制备方法包括如下步骤。

步骤一，具体参考图5所示，提供衬底10，所述衬底10的正面上依次形成有第一牺牲层21、振动膜30、第二牺牲层22和背极板40。

其中，所述振动膜30可进一步包括第一导电层32以及位于所述第一导电层32上下两侧的第一绝缘层31和第二绝缘层33。所述第一导电层32的材料可包括多晶硅，所述第一绝缘层31和所述第二绝缘层33的材料可包括氮化硅。以及，所述背极板40可包括第二导电层42和第三绝缘层41所述第三绝缘层41位于所述第二导电层42靠近所述第二牺牲层22的一侧。其中，所述背极板40的第二导电层42的材料也可包括多晶硅，所述第三绝缘层41的材料可包括氮化硅。

进一步的，所述第一牺牲层21的材料可包括氧化硅。以及，所述第二牺牲层22的材料也可包括氧化硅。

步骤二，继续参考图5所示，在所述衬底10的背面形成光刻胶层50，所述光刻胶层50中形成有第一开口尺寸的窗口，以界定出所述MEMS器件的背腔区域。本实施例中，所述光刻胶层50具体为光刻胶层。

步骤三，具体参考图6所示，执行等离子刻蚀工艺，依次刻蚀所述衬底10和所述第一牺牲层21以形成背腔10a。其中，在所述等离子刻蚀工艺中，对所述第一牺牲层21和所述光刻胶层50的刻蚀选择比大于等于10。具体的，所述等离子刻蚀工艺所采用的刻蚀气体可包括含氟气体，例如四氟化碳。

进一步的，所述等离子刻蚀工艺包括：第一刻蚀阶段和第二刻蚀阶段。

在第一刻蚀阶段中，通过所述窗口依次消耗暴露于所述窗口中的衬底10和所述第一牺牲层21，以在第一刻蚀阶段形成第一开口尺寸的凹槽。本实施例中，通过所述第一刻蚀阶段以依次刻蚀所述衬底10并刻蚀至所述第一牺牲层21中，即，通过第一刻蚀阶段所形成的凹槽的底部位于所述第一牺牲层21中，并且凹槽仍未贯穿所述第一牺牲层21。

在第二刻蚀阶段中，所述光刻胶层50的光刻胶材料逐步往所述窗口的中心延展，使得所述窗口的开口尺寸逐步缩减，以在第二刻蚀阶段对凹槽的底角位置的消耗量由凹槽的边缘至中心方向逐步增加，而将凹槽的底角修饰为弧形，如此即形成具有弧形底角的背腔10a。具体而言，随着刻蚀的不断进行，对所述光刻胶层几乎无刻蚀率的刻蚀剂即会堆积于所述光刻胶层50的表面上，并随着堆积含量的增加使得光刻胶层的光刻胶材料往窗口的方向延展，进而实现窗口尺寸的自动缩减。

本实施例中，经由第一刻蚀阶段而刻蚀至所述第一牺牲层21中，因此在第二刻蚀阶段即继续对所述第一牺牲层21进行刻蚀，并使弧形底角形成在第一牺牲层21中。此外，所述振动膜30其靠近第一牺牲层21的一侧为第一绝缘层31（例如，氮化硅层），从而使得第二刻蚀阶段可刻蚀停止于所述第一绝缘层31，并在所述第一绝缘层的31的保护下，避免振动膜30中的第一导电层32受到刻蚀损伤。

需要说明的是，所述背腔10a靠近振动膜30的底角为弧形底角，从而可以有效的降低麦克风产品的应力，提高产品的信噪比。

进一步的，所述MEMS麦克风的制备方法还包括：步骤四，具体参考图7所示，至少部分去除所述第二牺牲层22，以在所述振动膜30和所述背极板40之间形成空腔。

具体而言，在所述背极板40中开设有多个开孔，所述开孔暴露有所述第二牺牲层22，因此在所述第二牺牲层释放工艺中刻蚀剂即可通过所述开孔刻蚀所述第二牺牲层22。其中，可采用含氟化氢气体的干法刻蚀工艺（VHF）刻蚀所述第二牺牲层22。与采用湿法刻蚀工艺去除所述第二牺牲层22相比，本实施例中所采用的干法刻蚀工艺将有利于克服刻蚀残留物难以清除的问题。

综上所述，本实施例提供的具有弧形底角的凹槽的制备方法中，利用等离子刻工艺使其第一刻蚀阶段能够将光刻胶层中的凹槽图形精确复制至待刻蚀层中，并在第二刻蚀阶段通过使光刻胶层的光刻胶材料往窗口的方向延展，以自动缩减窗口的开口尺寸，从而可以在第二刻蚀阶段即能够随着光刻胶材料的延展而逐步形成具有弧形底角的凹槽。可见，如上所述的凹槽的制备方法中，不仅可以精确的控制所形成的凹槽尺寸（即，凹槽的开口尺寸），并可以自动形成弧形底角。

需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。