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方；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；第二焊盘，位于所述固定部件上；互连部件，连接所述可动部件层面；以及第一焊盘，位于所述互连部件上，所述互连部件使得所述第一焊盘与所述第二焊盘的高度差小于10微米。该MEMS结构利用互连部件在振膜上设置约束点，从而改善振膜的振型。

MEMS structure and manufacturing method thereof

MEMS structure and manufacturing method thereof are disclosed. The MEMS architecture includes: a substrate; movable parts, the movable member disposed on the substrate; the fixed part, the fixed part is positioned on the movable part, and the movable part relative to each other, to form a capacitor plate; second pads are positioned in the fixing parts; interconnect components connected with the movable component level; and a first pad located in the interconnection, the interconnection member makes the height difference between the first pad and the second pad is less than 10 microns. The MEMS structure uses an interconnecting component to set a constraint point on the diaphragm to improve the vibration mode of the diaphragm.

【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结构在使用状态下引线困难，并且导致体积过大。作为改进的方案，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，不仅在引线时更为便利，而且可以减小芯片尺寸。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，从而改善振膜的振型。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方；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；第二焊盘，位于所述固定部件上；互连部件，连接所述可动部件层面；以及第一焊盘，位于所述互连部件上，所述互连部件使得所述第一焊盘与所述第二焊盘的高度差小于10微米。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与所述振膜层的连接位置。优选地，所述互连部件的至少部分结构以面接触的方式与所述振膜层连接。优选地，所述互连部件包括：第一部分，所述第一焊盘位于所述第一部分上；第二部分，与所述振膜层以面接触的方式连接；第三部分，连接所述第一部分和所述第二部分。优选地，所述第一部分与所述第三部分呈一定角度设置；所述第二部分与所述第三部分呈一定角度设置。优选地，还包括：位于所述振膜层和所述背极板之间的支撑层，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，所述互连部件的第一部分表面设置有凹槽或凸起，所述第二焊盘位于所述凹槽或凸起上。优选地，所述互连部件的第一部分的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的部分结构悬空，所述弹性结构设置于所述第一部分的悬空结构上。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：在衬底上形成可动部件；在可动部件上形成支撑层；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固定部件；以及在所述互连部件和所述固定部件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固定部件彼此在机械连接上和电学上断开，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、与所述可动部件以面接触方式连接的第二部分以及连接所述第一部分和所述第二部分的第三部分。根据本专利技术的实施例的MEMS结构，通过设置互连部件并将第二焊盘设置在互连部件上，使得固定部件的第一焊盘与可动部件的第二焊盘位于同一层面，降低了焊盘制作环节的工艺难度和风险。在量产时，使得打线(wirebond)设备的高度参数调整次数较少甚至不调整，提高了效率。此外避免了产生井样结构，消除了焊盘高度差带来的短路风险，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，优化振膜层的振型，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，从而可减小MEMS麦克风的尺寸。在优选的实施例中，互连部件包括与振膜层以面接触的方式连接的第二部分，此种连接方式可增大互连部件与振膜层的接触面积，保证机械连接和电连接的可靠性。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有效正对面积，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，有利于获得更优的振型，从而提高MEMS麦克风的灵敏度。在优选的实施例中，互连部件的第一部分包括弹性结构。设置结构时可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。因此，结构参数之间获得解耦，设置结构时可获得更大的便利来优化结构方案。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至5i分别示出根据本专利技术第四实施例的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，本文本文档来自技高网...

【技术保护点】
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方；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；第二焊盘，位于所述固定部件上；互连部件，连接所述可动部件层面；以及第一焊盘，位于所述互连部件上，所述互连部件使得所述第一焊盘与所述第二焊盘的高度差小于10微米。

【技术特征摘要】
1.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方；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；第二焊盘，位于所述固定部件上；互连部件，连接所述可动部件层面；以及第一焊盘，位于所述互连部件上，所述互连部件使得所述第一焊盘与所述第二焊盘的高度差小于10微米。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，所述互连部件的至少部分结构以面接触的方式与所述振膜层连接。4.根据权利要求3所述的MEMS结构，其特征在于，所述互连部件包括：第一部分，所述第一焊盘位于所述第一部分上；第二部分，与所述振膜层以面接触的方式连接；第三部分，连接所述第一部分和所述第二部分。5.根据权利要求4所述的MEMS结构，其特征在于，所述第一部分与所述第三部分呈一定角度设置；所述第二部分与所述第三部分呈一...

【专利技术属性】
技术研发人员：万蔡辛，朱佳辉，
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