一种MEMS芯片制造技术

本实用新型专利技术提供了一种MEMS芯片，包括衬底，以及通过支撑部支撑在衬底上方的极板；还包括用于与极板构成平板电容器结构的敏感膜；所述敏感膜包括敏感膜本体，以及设置在敏感膜本体边缘且偏离敏感膜本体延伸方向的限位部；所述支撑部的内壁上设置有与敏感膜本体延伸方向一致的第一凹槽，以及与第一凹槽连通且延伸方向与限位部一致的第二凹槽；所述敏感膜本体的边缘穿入第一凹槽内，且限位部伸入至第二凹槽中。本实用新型专利技术的MEMS麦克风芯片，摒弃了传统振膜与衬底固定连接的方式，使得可以完全释放敏感膜的内应力，从而提高了麦克风芯片的性能。

A MEMS chip

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS芯片
本技术涉及微机电
，更具体地，本技术涉及一种MEMS芯片。
技术介绍
传统的MEMS麦克风芯片包括衬底以及固定在衬底上的敏感膜和极板，敏感膜和极板之间具有一定的间隙，使得敏感膜与极板之间可以构成平板电容器结构。由于敏感膜固定连接在衬底上，在受到冲击时(例如吹气、机械冲击和跌落)，敏感膜容易弯曲变形，造成破损。为了解决该技术问题，人们提出了将敏感膜自由设置在由极板和衬底围合形成的容置空间内。通过这种方式，敏感膜不再受到拉伸力。在受到外界冲击时，整个敏感膜的形变大大减小，提高了耐用性。然而，由于敏感膜的尺寸小于容置空间的横截面积，故敏感膜在振动时容易左右摆动，这样会导致振动效果差，并且在大振幅下敏感膜容易发生扭曲，甚至落入背腔中。另外，这种自由振膜在释放的时候需要严格控制其应力的释放。例如采用在振膜上开缝、做纹膜结构等方法来降低应力，这些方法也只是从某种程度上释放一部分应力，无法完全释放。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供了一种MEMS芯片。根据本技术的一个方面，提供一种MEMS芯片，包括衬底，以及通过支撑部支撑在衬底上方的极板；还包括用于与极板构成平板电容器结构的敏感膜；所述敏感膜包括敏感膜本体，以及设置在敏感膜本体边缘且偏离敏感膜本体延伸方向的限位部；所述支撑部的内壁上设置有与敏感膜本体延伸方向一致的第一凹槽，以及与第一凹槽连通且延伸方向与限位部一致的第二凹槽；所述敏感膜本体的边缘穿入第一凹槽内，且限位部伸入至第二凹槽中。可选地，所述限位部与敏感膜本体垂直。可选地，所述限位部呈环状。可选地，所述限位部设置有多个，间隔分布在敏感膜本体的边缘。可选地，所述限位部与敏感膜本体是一体的。可选地，所述支撑部包括沉积在衬底上的绝缘层，以及沉积在绝缘层上的结构层。可选地，所述第一凹槽形成在结构层上。可选地，所述第二凹槽形成在绝缘层上或者结构层上。可选地，所述绝缘层采用二氧化硅材料；所述结构层采用氮化硅材料。可选地，所述MEMS芯片为MEMS麦克风芯片。本技术的MEMS麦克风芯片，摒弃了传统振膜与衬底固定连接的方式，通过限位部与第二凹槽的配合，以使敏感膜可以在凹槽的尺寸空间内自由振动；并可有效阻止敏感膜在振动过程中的横向摆动，防止敏感膜因振幅过大而发生扭曲甚至进入背腔中或者从背腔掉落下来。另外，由于敏感膜是自由设置在凹槽内的，其与支撑部之间并无固定连接关系，这就使得可以完全释放敏感膜的内应力，从而提高了麦克风芯片的性能。通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。图1是本技术MEMS麦克风芯片的结构示意图。图2是本技术MEMS麦克风芯片另一实施方式的结构示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。本技术提供了一种MEMS芯片，其包括衬底以及由极板、敏感膜构成的平板电容器结构。本专利技术的MEMS芯片可以是MEMS麦克风芯片，还可以是具有敏感膜、极板的其它传感器芯片。本专利技术为了便于描述，现以麦克风为例，对本专利技术的技术方案进行详尽的说明。参考图1，本技术的MEMS麦克风芯片包括具有背腔的衬底1，以及通过支撑部支撑在衬底1上方的极板5。本技术的支撑部、极板5可通过依次沉积的方式形成在衬底1上，所述衬底1可以采用单晶硅材料，所述极板5可以采用单晶硅或者多晶硅材料，这种材料的选择以及沉积的工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。本技术的MEMS麦克风芯片还包括用于与极板5构成平板电容器结构的敏感膜。敏感膜可以采用与极板5相同的材料，例如多晶硅材料等。所述敏感膜包括敏感膜本体3，以及设置在敏感膜本体3边缘的限位部30，所述限位部30与敏感膜本体3可以是一体成型的，且所述限位部30偏离敏感膜本体3的延伸方向。例如在本技术一个具体的实施方式中，所述限位部30垂直于敏感膜本体3。限位部30可以呈环状，整体分布在敏感膜本体3的边缘位置。还可以是，所述限位部30设置有多个，间隔分布在敏感膜本体3的边缘位置。本技术的敏感膜自由设置在支撑部的位置，具体地，所述支撑部的内壁上设置有供敏感膜本体3伸入的第一凹槽6，以及与第一凹槽6连通的用于卡入敏感膜本体3边缘限位部30的第二凹槽7。所述第一凹槽6的延伸方向与敏感膜本体3的延伸方向一致，使得敏感膜本体3的边缘位置可以伸入到第一凹槽6中。所述第二凹槽7的延伸方向可以与限位部30的延伸方向一致，使得敏感膜的限位部30可以伸入到第二凹槽7中。也就是说，第一凹槽6、第二凹槽7的形状根据敏感膜的形状而定，例如当限位部30与敏感膜本体3垂直时，则第一凹槽6与第二凹槽7也基本垂直，整体呈L形。本技术的MEMS麦克风芯片，摒弃了传统振膜与衬底固定连接的方式，通过限位部与第二凹槽的配合，以使敏感膜可以在凹槽的尺寸空间内自由振动；并可有效阻止敏感膜在振动过程中的横向摆动，防止敏感膜因振幅过大而发生扭曲甚至进入背腔中或者从背腔掉落下来。对于本领域的技术人员而言，麦克风芯片在制作的时候，需要通过腐蚀牺牲层来释放敏感膜。由于敏感膜是自由设置在凹槽内的，其与支撑部之间并无固定连接关系，这就使得可以完全释放敏感膜的内应力，从而提高了麦克风芯片的性能。在本技术一个优选的实施方式中，所述支撑部包括沉积在衬底1上的绝缘层2，以及沉积在绝缘层2上的结构层4。本技术的绝缘层2可以采用二氧化硅材质，结构层4可以采用氮化硅材质。本技术的第一凹槽6可以形成在结构层4上，所述第二凹槽7可以形成在绝缘层2上，参考图1；也可以设置在结构层4上，参考图2。虽然已经通过示例对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS芯片，其特征在于：包括衬底(1)，以及通过支撑部支撑在衬底(1)上方的极板(5)；还包括用于与极板(5)构成平板电容器结构的敏感膜；所述敏感膜包括敏感膜本体(3)，以及设置在敏感膜本体(3)边缘且偏离敏感膜本体(3)延伸方向的限位部(30)；所述支撑部的内壁上设置有与敏感膜本体(3)延伸方向一致的第一凹槽(6)，以及与第一凹槽(6)连通且延伸方向与限位部(30)一致的第二凹槽(7)；所述敏感膜本体(3)的边缘穿入第一凹槽(6)内，且限位部伸入至第二凹槽(7)中。

【技术特征摘要】
2017.03.09 CN 20172022762311.一种MEMS芯片，其特征在于：包括衬底(1)，以及通过支撑部支撑在衬底(1)上方的极板(5)；还包括用于与极板(5)构成平板电容器结构的敏感膜；所述敏感膜包括敏感膜本体(3)，以及设置在敏感膜本体(3)边缘且偏离敏感膜本体(3)延伸方向的限位部(30)；所述支撑部的内壁上设置有与敏感膜本体(3)延伸方向一致的第一凹槽(6)，以及与第一凹槽(6)连通且延伸方向与限位部(30)一致的第二凹槽(7)；所述敏感膜本体(3)的边缘穿入第一凹槽(6)内，且限位部伸入至第二凹槽(7)中。2.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于：所述限位部(30)与敏感膜本体(3)垂直。3.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于：所述限位部(30)呈环状。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝红蕾，李江龙，马路聪，田昕，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37