一种MEMS芯片以及电子设备制造技术

本发明专利技术公开了一种MEMS芯片以及电子设备。该芯片包括具有背腔的衬底、设置在所述衬底上的背极和感应膜，所述背极和所述感应膜位于所述背腔上，所述背极和所述感应膜构成电容结构，所述感应膜包括与所述背腔相对的有效区、设置在所述有效区外侧的无效区以及位于所述有效区和所述无效区之间的隔离区，所述隔离区包括分别与所述有效区和所述无效区连接的两个绝缘环，以及连接在两个所述绝缘环之间的缓冲区，两个所述绝缘环围绕所述有效区设置。

A MEMS chip and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS芯片以及电子设备
本专利技术涉及微机电
，更具体地，涉及一种MEMS芯片以及电子设备。
技术介绍
在现有的MEMS芯片(例如，MEMS麦克风)中，为了降低膜片周围低振动区的寄生电容，提升MEMS芯片的灵敏度，通常在膜片上增设氮化硅材质的绝缘环。绝缘环将膜片分隔为位于其中部的有效区和位于有效区外围的无效区。膜片的无效区通过内部电路连接至背极，从而实现无效区和背极之间的等电势，消除二者之间的寄生电容。然而，这种方式造成了在有效区和无效区之间形成电势差。当外界环境的异物落在绝缘环上，并且异物的尺寸大于绝缘环的宽度时，会将有效区和无效区连接在一起，从而引起漏电，造成MEMS芯片的产品质量不良。因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述至少一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种MEMS芯片的新技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种MEMS芯片。该芯片包括具有背腔的衬底、设置在所述衬底上的背极和感应膜，所述背极和所述感应膜位于所述背腔上，所述背极和所述感应膜构成电容结构，所述感应膜包括与所述背腔相对的有效区、设置在所述有效区外侧的无效区以及位于所述有效区和所述无效区之间的隔离区，所述隔离区包括分别与所述有效区和所述无效区连接的两个绝缘环，以及连接在两个所述绝缘环之间的缓冲区，两个所述绝缘环围绕所述有效区设置。可选地，所述绝缘环的材质为氮化硅或者氮氧化硅。可选地，所述缓冲区的材质与所述有效区的材质相同。可选地，所述无效区与所述背极是导通的。可选地，所述无效区与所述衬底是导通的。可选地，所述背极包括导通层和位于所述导通的至少一个表面的加强层，所述导通层与所述加强层复合在一起。可选地，所述绝缘环为圆环。可选地，所述感应膜为两个，并且分别位于所述背极的上、下侧；两个所述感应膜分别与所述背极形成电容结构。可选地，在所述衬底上埋设有多个焊盘，多个所述焊盘通过位于所述衬底内的导体分别与所述背极、所述衬底、感应膜连接。可选地，所述隔离区包括比邻设置的两个端部，两个所述端部沿径向延伸，所述有效区向外延伸，以形成导通部，所述导通部位于两个所述端部之间，两个端部和所述导通部一起穿过所述无效区。根据本公开的另一个方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括上述的MEMS芯片。根据本公开的一个实施例，在本公开实施例中，隔离区包括至少两个绝缘环以及位于两个绝缘环之间的缓冲区。这样，隔离区的沿径向的尺寸能够显著增加。通过这种方式，缓冲区能够更有效地避免更大尺寸的外部杂质落到隔离区上而导致有效区和无效区形成导通。该缓冲区使得MEMES芯片的稳定性大大提高。此外，在本公开实施例中，MEMS芯片的耐用性、可靠性更加良好。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据本公开的一个实施例的MEMS芯片的剖视图。图2是根据本公开的一个实施例的MEMS芯片的俯视图。图3是根据本公开的一个实施例的另一种MEMS芯片的剖视图。附图标记说明：10a：有效区；10b：无效区；11：衬底；12：背腔；13：导通部；14：第二感应膜；15：导通层；16：第一感应膜；17：缓冲区；18：第一绝缘环；19：第二绝缘环；20：第一焊盘；21：第二焊盘；22：第三焊盘；23：第四焊盘；24a：第一导体；24b：第二导体；24c：第三导体；24d：第四导体；24e：第五导体；25：第一加强层；26：第二加强层；27：通孔；28：膜层；29：腔体；31：贯穿孔。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利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专利技术的范围。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，决不作为对本专利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、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法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。根据本公开的一个实施例，提供了一种MEMS芯片。MEMS芯片可以是MEMS麦克风芯片或者环境传感器芯片。例如，环境传感器芯片为压力传感器芯片、温度传感器芯片、湿度传感器芯片等。图1是根据本公开的一个实施例的MEMS芯片的剖视图。图2是根据本公开的一个实施例的MEMS芯片的俯视图。如图1-2所示，该MEMS芯片包括具有背腔12的衬底11、设置在所述衬底11上的背极和感应膜。例如，衬底11为半导体材料。通过气相沉积的方式形成所述衬底11。通过蚀刻的方式在衬底11上形成背腔12。所述背极和所述感应膜位于所述背腔12上。所述背极和所述感应膜构成电容结构。所述感应膜包括与所述背腔12相对的有效区10a、设置在所述有效区10a外侧的无效区10b以及位于所述有效区10a和所述无效区10b之间的隔离区。有效区10a与背极分别作为电容结构的两个电极。在所述感应膜上设置有通孔27。通孔27用于平衡感应膜两侧的气压。隔离区将无效区10b与有效区10a分隔开，以使无效区10b与有效区10a相互绝缘。无效区10b与背极之间通过导体(例如，下述的第四导体24d)连接。无效区10b与背极是导通的，也就是说二者之间是等电势的，从而消除了二者之间的寄生电容。所述隔离区包括分别与所述有效区10a和所述无效区10b连接的两个绝缘环，以及连接在两个所述绝缘环18,19之间的缓冲区17。两个所述绝缘环18,19围绕所述有效区10a设置。例如，第一绝缘环18与有效区10a连接。第二绝缘环19与无效区10b连接。缓冲区17连接在第一绝缘环18和第二绝缘环19之间。例如，绝缘环(例如,第一绝缘环18、第二绝缘环19)的材质为氮化硅或者氮氧化硅。上述材料的绝缘效果良好。绝缘环(例如第一绝缘环18、第二绝缘环19)为圆环。圆环使得有效区10a的整体呈圆形。圆形的有效区10a的振动相比于其他形状更均衡。当然，绝缘环也可以是椭圆环、跑道型环等。例如，两个绝缘环18,19均为圆环，并且两个绝缘环18,19同心设置。同心设置的方式，使得有效区10a和无效区10b之间的连接强度更高。感应膜的结构更均衡。感应膜的振动能够更均衡。在其他示例中，两个绝缘环18,19也可以设置成偏心的方式。在本公开实施例中，隔离区包括至少两个绝缘环18,19以及位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS芯片，其特征在于：包括具有背腔的衬底、设置在所述衬底上的背极和感应膜，所述背极和所述感应膜位于所述背腔上，所述背极和所述感应膜构成电容结构，所述感应膜包括与所述背腔相对的有效区、设置在所述有效区外侧的无效区以及位于所述有效区和所述无效区之间的隔离区，所述隔离区包括分别与所述有效区和所述无效区连接的两个绝缘环，以及连接在两个所述绝缘环之间的缓冲区，两个所述绝缘环围绕所述有效区设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS芯片，其特征在于：包括具有背腔的衬底、设置在所述衬底上的背极和感应膜，所述背极和所述感应膜位于所述背腔上，所述背极和所述感应膜构成电容结构，所述感应膜包括与所述背腔相对的有效区、设置在所述有效区外侧的无效区以及位于所述有效区和所述无效区之间的隔离区，所述隔离区包括分别与所述有效区和所述无效区连接的两个绝缘环，以及连接在两个所述绝缘环之间的缓冲区，两个所述绝缘环围绕所述有效区设置。


2.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于：所述绝缘环的材质为氮化硅或者氮氧化硅。


3.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于：所述缓冲区的材质与所述有效区的材质相同。


4.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于：所述无效区与所述背极是导通的。


5.根据权利要求4所述的MEMS芯片，其特征在于：所述无效区与所述衬底是导通的。


6.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，吴安生，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37