[發明專利]MEMS器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201810362535.1
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108584863A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 孫福河;劉琛;周延青;聞永祥
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;李向英

公開了一種MEMS器件，其中，包括：襯底，襯底具有第一空腔；第一犧牲層，位于襯底上；第一振膜層，位于第一犧牲層上，第一振膜層的至少一部分由第一犧牲層支撐；第二犧牲層，位于第一振膜層上；背極板層，位于第二犧牲層上，所述背極板層的至少一部分由第二犧牲層支撐，使得背極板層與所述第一振膜層形成第一電容器；第三犧牲層，位于背極板層上；第二振膜層，位于第三犧牲層上，第二振膜層的至少一部分由第三犧牲層支撐，使得第二振膜層與背極板層形成第二電容器。通過將背極板層放置在第一振膜層以及第二振膜層之間，可以減少外界環境對背極板層的污染，并且所形成的兩個可變電容器組成差分式電容結構，從而提高MEMS器件的性能。

技術領域

本發明涉及MEMS器件技術領域，更具體地，涉及MEMS微硅麥克風結構及其制造方法。

背景技術

近年來MEMS微硅麥克風得到了迅速發展，并在智能手機、筆記本電腦、藍牙耳機、智能音箱等消費電子產品中得到廣泛應用。MEMS微硅麥克風主要包含了一個MEMS芯片和IC芯片，通過MEMS芯片將聲音信號轉換成電信號。電容式微硅麥克風由剛性穿孔背極板和彈性振膜構成可變電容，當外部聲壓作用在振膜上引起振膜的振動，從而使其電容發生變化，進而改變振膜與背板間的電勢，實現聲壓信號與電信號的轉換。

目前，電容式硅麥克風大多采用一個振膜和一個背板結構來構成一個可變電容，其靈敏度和信噪比有限。隨著高端手機和智能音箱等消費產品的快速發展，市場迫切需要高靈敏度、低噪聲的硅麥克風。美國專利(申請號分別為US20110075865A1和US9503823B2)提供了一種基于MEMS技術的雙背板硅麥克風，通過將彈性振膜設置于兩個穿孔背板之間，從而形成兩個可變電容，大大提高了硅麥克風的靈敏度和信噪比。然而，雙背板麥克風中的兩個背板都具有穿透的聲孔，且暴露在MEMS芯片的外面，極易受到細微灰塵、濕氣等外界環境的污染，譬如造成背板與振膜相連接而漏電，振膜與背板發生粘附等，影響了硅麥克風的可靠性。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種MEMS器件及其制造方法，其中，通過將背極板層放置在第一振膜層以及第二振膜層之間，可以減少外界環境對背極板層的污染，并且所形成的兩個可變電容器組成差分式電容結構，從而提高MEMS器件的性能。

根據本發明的一方面，提供一種MEMS器件，包括：襯底，所述襯底具有第一空腔；第一犧牲層，位于所述襯底上，所述第一犧牲層中具有第二空腔；第一振膜層，位于所述第一犧牲層上，所述第一振膜層的至少一部分由所述第一犧牲層支撐；第二犧牲層，位于所述第一振膜層上，所述第二犧牲層中具有第三空腔；背極板層，位于所述第二犧牲層上，所述背極板層的至少一部分由所述第二犧牲層支撐，使得所述背極板層與所述第一振膜層形成第一電容器；第三犧牲層，位于所述背極板層上，所述第三犧牲層中具有第四空腔；第二振膜層，位于所述第三犧牲層上，所述第二振膜層的至少一部分由所述第三犧牲層支撐，使得所述第二振膜層與所述背極板層形成第二電容器，其中，所述MEMS器件還包括用于限定所述第二至第四空腔至少之一的橫向尺寸的多個停止層。

優選地，所述第一振膜層包括第一開口，使得所述第二空腔與所述第三空腔連通。

優選地，所述第二振膜層包括第二開口，使得所述第四空腔與外界環境連通。

優選地，所述背極板層包括第三開口，使得所述第三空腔與所述第四空腔連通。

優選地，所述多個停止層包括：第一停止層，位于所述第二空腔內壁，以所述第一停止層為硬掩模，形成所述第二空腔；第二停止層，位于所述第三空腔內壁，以所述第二停止層為硬掩模，形成所述第三空腔；第三停止層，位于所述第四空腔的內壁，以所述第三停止層為硬掩模，形成所述第四空腔。

優選地，所述第一停止層和所述第一振膜層圍繞所述第二空腔，所述第二停止層和所述背極板層圍繞所述第三空腔，所述第三停止層和所述第二振膜層圍繞所述第四空腔。