MEMS结构制造技术

公开了一种MEMS结构。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向下延伸并与可动部件连接的第二部分；以及保护部件，所述保护部件与所述可动部件隔开预定距离,从而在所述可动部件运动振幅大于该预定距离时提供保护，延长该MEMS结构的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
MEMS结构
本专利技术涉及MEMS(微机电系统)结构，更具体地，涉及包含振膜的MEMS结构。
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，背极板是固定部件，振膜是可动部件。振膜的全部或部分可以自由振动。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。在现有技术中，为了提高MEMS结构可动部件的灵敏度，采取图1a和1b示出的结构。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120、位于振膜层120的第二部分上的支撑层130、位于支撑层130上的背极板140以及互连部件150，该振膜层120包括第一部分121和第二部分122，该互连部件150包括与背极板140相同层面的第一部分和从所述第一部分向下延伸并与振膜层120连接的第二部分，这样通过互连部件150实现振膜层120的机械连接和电连接，使振膜层第一部分121得以悬空，提高MEMS可动部件例如是振膜层的灵敏度。在上述的MEMS结构中，由于振膜层得以悬空而提高了灵敏度，但当振膜层受到向下运动的冲击时往往会因为振幅过大导致振膜层的损坏。
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使用寿命长的MEMS结构。为解决上述技术问题，本专利技术包括：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；以及互连部件，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向下延伸并与可动部件连接的第二部分。优选地，所述MEMS结构还包括：保护部件，所述保护部件与所述可动部件隔开预定距离,从而在所述可动部件运动振幅大于该预定距离时提供保护。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，其中，所述衬底包括声腔，所述振膜层通过所述声腔与外部连通以接收声音信号。优选地，所述振膜层在所述声腔上方全部或部分悬空。优选地，所述保护部件与所述互连部件连接。优选地，所述互连部件延伸至所述振膜层的下方，所述保护部件为固定在所述互连部件第二部分下端的阻尼块。优选地，所述保护部件为所述衬底位于所述声腔的周边向上凸起的部分。优选地，所述衬底包括从声腔边缘向声腔中心延伸的横向延伸部分，所述保护部件位于所述横向延伸部分。优选地，所述保护部件为大致圆柱或方柱。优选地，所述的MEMS结构还包括位于所述衬底与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。根据本专利技术的MEMS结构，在利用互连部件实现振膜层全部或部分悬空的基础上增加了保护部件，实现增强灵敏度的同时又延长了实用寿命。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、3b和3c分别示出根据本专利技术第二实施例的MEMS结构的俯视图、底视图和截面图。图4a至4d分别示出根据本专利技术第三实施例的MEMS结构的分解图、俯视图、底视图和截面图。图中，110、衬底；111、声腔；112、横向延伸部分；120、振膜层；121、振膜层第一部分；122、振膜层第二部分；130、支撑层；140、背极板；150、互连部件；160、保护部件。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样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。在下文中将以硅电容麦克风为例说明本专利技术的MEMS结构。可以理解，采用类似的方法能够制造与硅电容麦克风类似结构的各种类型的MEMS传感器和执行器。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，其中图2a中的线AA示出截面图的截取位置。该MEMS结构例如是硅电容麦克风，包括衬底110、衬底包括的声腔111、位于衬底110上的振膜层120、位于振膜层120的上的背极板140、位于背极板140与衬底110之间的支撑层130以及互连部件150，该互连部件150包括与背极板140相同层面的第一部分和从所述第一部分向下延伸并与振膜层120连接的第二部分，这样通过互连部件150实现振膜层120的机械连接和电连接，使振膜层120得以悬空，提高振膜层120的灵敏度。衬底110包括相对的第一表面和第二表面。衬底110例如为体硅衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底等，在一些实施例中，衬底110还包括其他结构层，MEMS麦克风的功能层形成于所述结构层上。振膜层120由导电材料(例如掺杂的多晶硅、金属或合金)组成。在本实施例中，振膜层120与背极板140组成MEMS麦克风的工作电容，振膜层120的第一表面与背极板140的第二表面相对，第二表面暴露于衬底110中形成的声腔111中。支撑层130的材料例如为氧化硅或氮化硅。该支撑层130例如设置在背极板140的周边，在本实施例中，支撑层130为设置在衬底110和背极板140之间的环状。互连部件150包括与背极板140相同层面的第一部分和从所述第一部分向下延伸并与振膜层120连接的第二部分，互连部件150的第二部分与振膜层120的接触位置根据振膜约束点来设置，例如，根据振膜120的声学特性模拟结果，如果限制点可能在振膜层接近中间的位置，则在振膜层中设置附加的约束梁可能是不现实的。相反，利用在支撑层上形成的互连部件150，可以精确地限定互连部件150的第二部分接触振膜层的位置，从而可以在所需的振膜位置，利用互连部件150的机械连接位置设置约束点。背极板140由导电材料(例如掺杂的多晶硅、金属或合金)组成。在本实施例中，振膜层120和背极板140均为圆形本文档来自技高网...

【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；以及互连部件，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向下延伸并与可动部件连接的第二部分。

【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；以及互连部件，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向下延伸并与可动部件连接的第二部分。2.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，还包括：保护部件，所述保护部件与所述可动部件隔开预定距离,从而在所述可动部件运动振幅大于该预定距离时提供保护。3.根据权利要求2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，其中，所述衬底包括声腔，所述振膜层通过所述声腔与外部连通以接收声音信号。4.根据权利要求3所述的MEMS结构，其特征在于，所述振膜层在所述声腔上方全部...

【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