[發明專利]具有軟支撐結構的MEMS壓電揚聲器及其制備方法

在審

• 申請號: 201810081203.6
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN110087173A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 李俊紅
• 申請（專利權）人: 安徽奧飛聲學科技有限公司
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

本發明公開了一種具有軟支撐結構的MEMS壓電揚聲器及其制備方法。其中，該MEMS壓電揚聲器包括：基底，其中央區域為空心區域；復合介質膜層，位于基底的上方，內部包含一環形槽，該環形槽位于空心區域的上方；壓電單元，位于環形槽內側的復合介質膜層的上方；以及軟支撐膜層，覆蓋于環形槽上方；其中，位于環形槽的內側的復合介質膜層、壓電單元以及軟支撐膜層構成具有軟支撐結構的復合壓電振動膜。該具有軟支撐結構的MEMS壓電揚聲器的振動膜應力得到釋放，工作時振動幅度大，具有較高的靈敏度、且制備工藝簡單。

技術領域

本公開屬于微電子機械系統技術領域，涉及一種具有軟支撐結構的MEMS壓電揚聲器及其制備方法。

背景技術

微機電系統(MEMS，Microelectro Mechanical Systems)是在微電子技術的基礎上上發展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術。手機、平板等移動通訊設備中的麥克風已利用MEMS技術實現了小型化。

MEMS揚聲器主要包括MEMS電磁式揚聲器和壓電式揚聲器，其中，壓電式揚聲器相對而言具有功耗低、加工工藝簡單等優點。相對于傳統的揚聲器，MEMS揚聲器具有體積小、功率小等優點。手機、平板等設備中MEMS揚聲器的產業化，將會帶來這些通訊設備設計概念的極大變化，從而加快這些設備的快速升級換代。而目前MEMS揚聲器的靈敏度低是阻礙其產業化的一個主要原因，因此如何通過結構和工藝的改進，提高MEMS揚聲器的靈敏度是目前MEMS揚聲器產業化亟需解決的技術問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種具有軟支撐結構的MEMS壓電揚聲器及其制備方法，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種具有軟支撐結構的MEMS壓電揚聲器，包括：基底，其中央區域為空心區域；復合介質膜層，位于基底的上方，內部包含一環形槽，該環形槽位于所述空心區域的上方；壓電單元，位于環形槽內側的復合介質膜層的上方；以及軟支撐膜層，覆蓋于環形槽的上方；其中，位于環形槽的內側的復合介質膜層、壓電單元以及軟支撐膜層構成具有軟支撐結構的復合壓電振動膜。

在本公開的一些實施例中，壓電單元自下而上依次包括：底電極、壓電層、以及頂電極。

在本公開的一些實施例中，壓電層的材料為以下材料中的一種：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/或底電極和頂電極為：金屬單層膜、金屬多層膜、非金屬導電膜、或金屬與非金屬導電膜的組合。

在本公開的一些實施例中，壓電層的厚度介于0.01μm～60μm之間；和/或底電極和頂電極的厚度介于0.01μm～5μm之間。

在本公開的一些實施例中，該環形槽的厚度與復合介質層的厚度相同，該環形槽中環的寬度介于0.01μm～1000μm之間。

在本公開的一些實施例中，復合介質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；或者復合介質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/或該第一氧化硅層、氮化硅層以及第二氧化硅層的厚度分別介于0.01μm～30μm之間；或者復合介質層自下而上依次包括：硅層、氧化層，或氧化層、硅層、氧化層；和/或該硅層和氧化層的厚度分別介于0.01μm～30μm之間；或者復合介質層為包含氮化硅層、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構，和/或該氮化硅層、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。