[發(fā)明專利]具有軟支撐結(jié)構(gòu)的MEMS壓電揚聲器及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810081203.6
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN110087173A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李俊紅
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽奧飛聲學(xué)科技有限公司
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種具有軟支撐結(jié)構(gòu)的MEMS壓電揚聲器，包括：

基底，其中央?yún)^(qū)域為空心區(qū)域；

復(fù)合介質(zhì)膜層，位于基底的上方，內(nèi)部包含一環(huán)形槽，該環(huán)形槽位于所述空心區(qū)域的上方；

壓電單元，位于環(huán)形槽內(nèi)側(cè)的復(fù)合介質(zhì)膜層的上方；以及

軟支撐膜層，覆蓋于環(huán)形槽上方；

其中，位于環(huán)形槽的內(nèi)側(cè)的復(fù)合介質(zhì)膜層、壓電單元以及軟支撐膜層構(gòu)成具有軟支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)合壓電振動膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓電揚聲器，其中：

所述壓電單元自下而上依次包括：底電極、壓電層、以及頂電極；或者

所述壓電單元自下而上依次包括：底電極、壓電層、以及頂電極，且在底電極與壓電層或頂電極與壓電層之間至少存在一絕緣隔離層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述MEMS壓電揚聲器，其中：

所述壓電層的材料為以下材料中的一種或幾種：氧化鋅、氮化鋁、鋯鈦酸鉛、鈣鈦礦型壓電材料、馳豫型壓電材料、或有機壓電材料；和/或

所述底電極和頂電極的材料為：金屬單層膜、金屬多層膜、非金屬導(dǎo)電膜、或金屬與非金屬導(dǎo)電膜的組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS壓電揚聲器，其中：

所述壓電層的厚度介于0.01μm～60μm之間；和/或

所述底電極和頂電極的厚度介于0.01μm～5μm之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓電揚聲器，其中，所述環(huán)形槽的厚度與復(fù)合介質(zhì)層的厚度相同，所述環(huán)形槽中環(huán)的寬度介于0.01μm～1000μm之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓電揚聲器，其中：

所述復(fù)合介質(zhì)層自下而上依次包括：第一氮化硅層、氧化硅層、以及第二氮化硅層；和/或所述第一氮化硅層、氧化硅層以及第二氮化硅層的厚度分別介于0.01μm～30μm之間；

或者所述復(fù)合介質(zhì)層自下而上依次包括：第一氧化硅層、氮化硅層、以及第二氧化硅層；和/或所述第一氧化硅層、氮化硅層以及第二氧化硅層的厚度分別介于0.01μm～30μm之間；

或者所述復(fù)合介質(zhì)層自下而上依次包括：硅層、氧化層，或氧化層、硅層、氧化層；和/或所述硅層和氧化層的厚度分別介于0.01μm～30μm之間；

或者所述復(fù)合介質(zhì)層為包含氮化硅層、氧化硅層、多晶硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃中的一種或者是其中兩種或多種任意組合的單層或者多層結(jié)構(gòu)，和/或所述氮化硅層、氧化硅層、多晶硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃的厚度分別介于0.01μm～30μm之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓電揚聲器，其中：

所述軟支撐膜層的材料為有機薄膜材料，包括：聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚氨酯、或者其他有機薄膜；和/或所述軟支撐膜層的厚度介于0.01μm～30μm之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的MEMS壓電揚聲器，還包括：

掩膜層，位于基底的背面。

9.一種具有軟支撐結(jié)構(gòu)的MEMS壓電揚聲器的制備方法，包括：

在基底正面生長復(fù)合介質(zhì)層；

在復(fù)合介質(zhì)層上方生長圖案化的壓電單元；

刻蝕掉壓電單元下方周圍區(qū)域的復(fù)合介質(zhì)層，形成環(huán)形槽；

在環(huán)形槽上方制備軟支撐膜層；以及

在基底背面形成中央?yún)^(qū)域為空心區(qū)域的掩膜層，采用濕法或干法進行體刻蝕去掉基底的中央?yún)^(qū)域，釋放得到具有軟支撐結(jié)構(gòu)的復(fù)合壓電振動膜；

其中，所述復(fù)合壓電振動膜包括：位于環(huán)形槽內(nèi)側(cè)的復(fù)合介質(zhì)膜層、壓電單元、以及軟支撐膜層；所述用于體刻蝕的掩膜層在最終的器件中保留或者去除。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其中，所述在環(huán)形槽上方制備軟支撐膜層的步驟包括：

將填充犧牲層填充于環(huán)形槽中；

在復(fù)合介質(zhì)層和填充犧牲層上方生長軟支撐膜層；以及

去除環(huán)形槽內(nèi)的填充犧牲層。