[發(fā)明專利]一種MEMS結(jié)構(gòu)及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110663840.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113301484A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏永祿;劉端
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽奧飛聲學(xué)科技有限公司
• 主分類號(hào): H04R19/00
• 分類號(hào): H04R19/00;H04R19/04;H04R31/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種MEMS結(jié)構(gòu)，包括：襯底，具有空腔；壓電復(fù)合振動(dòng)層，形成在所述襯底上方并且覆蓋所述空腔，其中，在空腔上方的壓電復(fù)合振動(dòng)層具有間隙，所述間隙從所述壓電復(fù)合振動(dòng)層的上表面延伸穿透至所述壓電復(fù)合振動(dòng)層的下表面，并且所述間隙與所述空腔連通，所述間隙將所述壓電復(fù)合振動(dòng)層分割為外圍的懸臂梁膜和中心的振膜。本申請(qǐng)?zhí)岣吡薓EMS結(jié)構(gòu)的靈敏度、可靠性。另外，本申請(qǐng)還提供了該MEMS結(jié)構(gòu)的制造方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及微機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種MEMS

(Micro-Electro-Mechanical System,即微電子機(jī)械系統(tǒng))結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

壓電式麥克風(fēng)相較于傳統(tǒng)的電容式MEMS麥克風(fēng)具有很多優(yōu)勢(shì)，包括防塵性、防水性以及較高的最大輸出聲壓(AOP)等。受限于壓電膜層的濺射生長(zhǎng)工藝，壓電膜層的應(yīng)力較大且分布不均勻，沿著壓電膜層生長(zhǎng)的厚度方向存在較大的梯度應(yīng)力。這些應(yīng)力和梯度應(yīng)力的存在，導(dǎo)致無(wú)論是對(duì)壓電復(fù)合振動(dòng)層四周進(jìn)行固定、或者是在壓電復(fù)合振動(dòng)層當(dāng)中進(jìn)行局部固定都無(wú)法避免膜片的翹曲、形變等。形變和翹曲也會(huì)對(duì)壓電麥克風(fēng)的可靠性、靈敏度造成影響。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中壓電MEMS麥克風(fēng)的可靠性低、靈敏度低的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中壓電MEMS麥克風(fēng)的可靠性低、靈敏度低的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环NMEMS結(jié)構(gòu)，能夠提高可靠性和靈敏度。

本申請(qǐng)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種MEMS結(jié)構(gòu)，包括：

襯底，具有空腔；

壓電復(fù)合振動(dòng)層，形成在所述襯底上方并且覆蓋所述空腔，其中，在空腔上方的壓電復(fù)合振動(dòng)層具有間隙，所述間隙從所述壓電復(fù)合振動(dòng)層的上表面延伸穿透至所述壓電復(fù)合振動(dòng)層的下表面，并且所述間隙與所述空腔連通，所述間隙將所述壓電復(fù)合振動(dòng)層分割為外圍的懸臂梁膜和中心的振膜。

其中，所述壓電復(fù)合振動(dòng)層包括：

支撐層，形成在所述襯底上方，并且覆蓋所述空腔；

第一電極層，形成在所述支撐層上方；

第一壓電層，形成在所述第一電極層上方；

第二電極層，形成在所述第一壓電層上方，

其中，所述間隙從所述第二電極層的上表面延伸至所述支撐層的下表面。

其中，所述振膜經(jīng)均勻設(shè)置的支角固定于所述襯底上方。

其中，所述懸臂梁膜均勻間隔設(shè)置，并且所述懸臂梁膜呈扇形。

其中，所述懸臂梁膜均勻間隔設(shè)置，并且所述懸臂梁膜呈圓弧狀、橢圓形、三角形或其他多邊形。

另一方面，本申請(qǐng)還提供了一種MEMS結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上方依次形成支撐層、第一電極層、第一壓電層和第二電極層，并且形成從所述第二電極層的上表面延伸至所述支撐層的下表面的間隙；

從所述襯底的底部蝕刻所述襯底以形成空腔，并且所述空腔與所述間隙連通。

其中，在形成所述支撐層之前，在所述襯底上方形成蝕刻停止層，所述蝕刻停止層在形成空腔之后被去除。

基于此MEMS結(jié)構(gòu)，通過(guò)在壓電復(fù)合振動(dòng)層上設(shè)置間隙，形成了外圍的懸臂梁膜和中心的振膜，從而降低了形變和翹曲對(duì)MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性和靈敏度的影響。懸臂梁膜和振膜形成了較高的電壓，從而提高了MEMS結(jié)構(gòu)的靈敏度，提高了MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性。另外，本申請(qǐng)還提供了該MEMS結(jié)構(gòu)的制造方法。