MEMS结构及其制造方法技术

公开了MEMS结构及其制造方法。所述MEMS结构包括：衬底；可动部件，所述可动部件位于所述衬底上；固定部件，所述固定部件位于所述可动部件上，并且与所述可动部件彼此相对，以形成电容极板；互连部件，包括与所述固定部件相同层面的第一部分和从所述第一部分延伸至所述可动部件的第二部分；以及第一焊盘和第二焊盘，分别位于所述互连部件和所述固定部件上。该MEMS结构利用互连部件在振膜上设置约束点，从而改善振膜的振动特性。

【技术实现步骤摘要】
MEMS结构及其制造方法
本专利技术涉及MEMS(微机电系统)结构的制造方法，更具体地，涉及包含振膜的MEMS结构的制造方法。
技术介绍
MEMS器件是在微电子技术基础上发展起来的采用微加工工艺制作的电子机械器件，已经广泛地用作传感器和执行器。例如，MEMS器件可以是硅电容麦克风。硅电容麦克风通常包括衬底、背极板和振膜，其中振膜是硅电容麦克风的核心部件，该振膜灵敏地响应声压信号并将之转化为电信号。在硅电容麦克风中，衬底和背极板是固定部件，振膜是可动部件。振膜的一端固定在衬底上，另一端则可以自由振动。与硅电容麦克风类似，基于电容特性的MEMS传感器以及大部分的MEMS执行器均包括固定部件和可动部件。在典型的结构中，MEMS结构包括从可动部件和固定部件分别引出的第一焊盘和第二焊盘。由于可动部件和固定部件位于不同的层面，因此，通常将第一焊盘和第二焊盘设置在与可动部件和固定部件相对应的不同层面上。图1a和1b示出根据现有技术的MEMS结构的俯视图和截面图。该MEMS结构例如是硅电容麦克风，包括衬底110、位于衬底110上的振膜层130、位于振膜层130的周边区域上的支撑层140、位于支撑层140上的背极板150。该MEMS结构还包括接触振膜层130的第一焊盘111和接触背极板150的第二焊盘112。振膜层130的第一表面与背极板150相对，第二表面暴露于衬底110中形成的声腔中。在上述的MEMS结构中，位于不同层面的焊盘导致MEMS结构在使用状态下焊接困难，并且导致体积过大。作为改进的方案，希望将第一焊盘和第二焊盘设置在同一个层面上。为此，第二焊盘位于与第一焊盘相同的层面上，并且采用内部互连结构从可动部件延伸至所需的层面。将第一焊盘和第二焊盘设置在同一个层面，不仅在焊接引线时便利，而且可以减小尺寸。然而，上述的互连结构主要用于实现机械和电连接功能，在振膜的声学特性方面可能产生不利的影响。因此，期望进一步改进现有MEMS结构及其制造方法，以获得平面焊盘结构并且改善声学特性。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种MEMS结构及其制造方法，其中，利用互连部件在振膜上设置约束点，从而改善振膜的振动特性。根据本专利技术的一方面，提供一种MEMS结构，包括：衬底；可动部件，所述可动部件位于所述衬底上；固定部件，所述固定部件位于所可动部件上，并且与所述可动部件彼此相对，以形成电容极板；互连部件，包括与所述固定部件相同层面的第一部分和从所述第一部分延伸至所述可动部件的第二部分；以及第一焊盘和第二焊盘，分别位于所述互连部件和所述固定部件上。优选地，所述MEMS结构为MEMS麦克风，所述可动部件和固定部件分别为所述MEMS麦克风的振膜层和背极板，所述振膜层与外部连通以接收声音信号，其中，根据所述振膜层的振动特性设置所述互连部件的第二部分与所述振膜层的连接位置。优选地，所述振膜层至少部分地悬挂在所述互连部件的第二部分下方。优选地，所述MEMS结构还包括：位于所述可动部件和所述固定部件之间的支撑层，其中，所述互连部件的第一部分至少部分地在所述支撑层上横向延伸，使得所述振膜层悬挂在所述互连部件的第二部分下方。优选地，所述可动部件的周边部分夹在所述衬底和所述支撑层之间。优选地，所述互连部件的第二部分包括至少两个侧壁，并且在相邻的侧壁之间夹有所述支撑层的材料，形成夹层结构。优选地，所述背极板的周边具有与所述互连部件相对应的开口，所述互连部件在所述开口内接触所述支撑层。优选地，所述支撑层具有环状的内侧部分和外侧部分，所述互连部件在所述支撑层的外侧部分接触所述支撑层，所述背极板在所述支撑层的内侧部分接触所述支撑层。优选地，所述互连部件的第一部分的所述至少一部分包括弹性结构。优选地，所述互连部件的第一部分悬空，并且所述互连部件的第二部分与所述可动部件直接相连。优选地，所述弹性结构为凹槽或弯折结构。根据本专利技术的另一方面，提供一种制造MEMS结构的方法，包括：在衬底上形成振膜层；在振膜层上形成支撑层；在支撑层中形成第一开口；在支撑层上形成第一导体层，第一导体层填充所述第一开口；将第一导体层图案化为互连部件和背极板；以及在所述互连部件和所述背极板上分别形成第一焊盘和第二焊盘，其中，所述互连部件和所述背极板彼此隔开，并且所述互连部件包括在所述支撑层上横向延伸的第一部分和从所述支撑层表面经由所述第一开口延伸至所述振膜层的第二部分。根据本专利技术的实施例的MEMS结构，利用互连部件实现第一焊盘与振膜层的电连接的同时，利用互连部件与振膜层的机械连接位置，优化振膜层的振动特性，从而改善MEMS麦克风的声学特性。由于不需要采用单独的约束梁，从而可以减小MEMS麦克风的尺寸。在优选的实施例中，背极板的周边具有与互连部件相对应的开口，互连部件在所述开口内接触支撑层，因此，有利于增加电容的极板之间的面积，从而提高MEMS麦克风的灵敏度。在优选的实施例中，振膜层至少部分地悬挂在互连部件的第二部分下方，因此，有利于获得更大的振幅，从而提高MEMS麦克风的灵敏度。在优选的实施例中，互连部件的第二部分为夹层结构.采用夹层结构，可以利用侧壁之间的支撑层材料的粘性有效地使接触区域相对固定，保证机械连接和电连接的可靠性。在优选的实施例中，互连部件的第一部分包括弹性结构。利用弹性结构调整互连部件的弹性和整体振膜层上的振动特性，而不必顾虑在下方振膜层设置凹凸结构影响上方背极板的剖面形貌导致力学特性变化。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1a和1b分别示出根据现有技术的MEMS结构的俯视图和截面图。图2a和2b分别示出根据本专利技术第一实施例的MEMS结构的俯视图和截面图。图3a和3b分别示出根据本专利技术第二实施例的MEMS结构的俯视图和截面图。图4a和4b分别示出根据本专利技术第三实施例的MEMS结构的俯视图和截面图。图5a和5b分别示出根据本专利技术第四实施例的MEMS结构的俯视图和截面图。图6a至6i分别示出根据本专利技术第五实施例的MEMS结构的制造方法各个阶段的截面图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。在本申请中，“A直接位于B中”表示A位于B中，并且A与B直接邻接。在本申请中，术语“MEMS结构”指在制造MEMS器件的各个步骤中形成的整个MEMS结构的统称，包括已经形成的所有层或区域。在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS结构，其特征在于，包括：衬底；可动部件，所述可动部件位于所述衬底上；固定部件，所述固定部件位于所述可动部件上，并且与所述可动部件彼此相对，以形成电容极板；互连部件，包括与所述固定部件相同层面的第一部分和从所述第一部分延伸至所述可动部件的第二部分；以及第一焊盘和第二焊盘，分别位于所述互连部件和所述固定部件上。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS结构，其特征在于，包括：衬底；可动部件，所述可动部件位于所述衬底上；固定部件，所述固定部件位于所述可动部件上，并且与所述可动部件彼此相对，以形成电容极板；互连部件，包括与所述固定部件相同层面的第一部分和从所述第一部分延伸至所述可动部件的第二部分；以及第一焊盘和第二焊盘，分别位于所述互连部件和所述固定部件上。2.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，所述MEMS结构为MEMS麦克风，所述可动部件和固定部件分别为所述MEMS麦克风的振膜层和背极板，所述振膜层与外部连通以接收声音信号，其中，根据所述振膜层的振动特性设置所述互连部件的第二部分与所述振膜层的连接位置。3.根据权利要求2所述的MEMS结构，其特征在于，还包括：位于所述可动部件和所述固定部件之间的支撑层，其中，所述互连部件的第一部分至少部分地在所述支撑层上横向延伸，使得所述振膜层悬挂在所述互连部件的第二部分下方。4.根据权利要求3所述的MEM结构，其特征在于，所述可动部件的周边部分夹在所述衬底和所述支撑层之间。5.根据权利要求2所述的MEMS结构，其特征在于，所述互连部件的第二部分包括至少两个侧壁，并且在相邻的侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：万蔡辛，谭文平，
申请(专利权)人：北京卓锐微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11