一种MEMS结构制造技术

本申请公开了一种MEMS结构，包括：衬底，具有空腔和位于所述空腔内的支柱；压电复合振动层，形成在所述空腔的正上方，并且所述支柱的第一端连接所述衬底，所述支柱的第二端支撑所述压电复合振动层。该MEMS结构采用支柱支撑压电复合振动层，从而有利于提高MEMS结构的灵敏度。

A MEMS structure

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS结构
本申请涉及半导体
，具体来说，涉及一种MEMS(MicroelectroMechanicalSystems的简写，即微机电系统)结构。
技术介绍
MEMS传声器(麦克风)主要包括电容式和压电式两种。MEMS压电传声器是利用微电子机械系统技术和压电薄膜技术制备的传声器，由于采用半导体平面工艺和体硅加工等技术，所以其尺寸小、体积小、一致性好。同时相对于电容传声器还有不需要偏置电压，工作温度范围大，防尘、防水等优点，但其灵敏度比较低，制约着MEMS压电传声器的发展。针对相关技术中如何提高压电式MEMS结构的灵敏度问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中MEMS结构的灵敏度较低的问题，本申请提出一种MEMS结构，能够提高MEMS结构的灵敏度。本申请的技术方案是这样实现的：根据本申请的一个方面，提供了一种MEMS结构，包括：衬底，具有空腔和位于所述空腔内的支柱；压电复合振动层，形成在所述空腔的正上方，并且所述支柱的第一端连接所述衬底，所述支柱的第二端支撑所述压电复合振动层。其中，所述支柱的第二端连接至所述压电复合振动层的中间部分和/或边缘部分。其中，所述空腔的深度小于所述衬底的厚度，所述空腔底部的所述衬底具有贯穿通孔。其中，所述支柱的第一端连接至所述空腔底部的所述衬底的中间部分。其中，所述MEMS结构还包括阻挡层，所述阻挡层形成在所述空腔底部的所述衬底上方。其中，所述支柱沿所述衬底的厚度方向延伸至所述衬底外，所述压电复合振动层在所述衬底的厚度方向上与所述衬底通过间隙分隔开。其中，所述MEMS结构还包括第一牺牲层，所述第一牺牲层形成在所述空腔内并且位于所述压电复合振动层的下方，所述第一牺牲层之后被去除。其中，所述MEMS结构还包括第二牺牲层，所述第二牺牲层形成在所述压电复合振动层的上方和侧壁并接触所述第一牺牲层，所述第二牺牲层之后被去除。其中，所述MEMS结构还包括限位件，所述限位件悬置在所述压电复合振动层上方以限制所述压电复合振动层的振动，所述限位件的区域与所述压电复合振动层的区域在所述衬底的厚度方向上部分重叠。其中，所述压电复合振动层覆盖所述空腔，并且所述压电复合振动层的区域面积大于所述空腔的区域面积。其中，所述压电复合振动层包括：第一电极层，形成在所述衬底上方；第一压电层，形成在所述第一电极层上方；第二电极层，形成在所述第一压电层上方。其中，所述压电复合振动层还包括隔离层，所述隔离层形成在所述第一压电层的顶面和侧壁，并且所述隔离层位于所述第二电极层的下方。该MEMS结构采用支柱支撑压电复合振动层，从而有利于提高MEMS结构的灵敏度。通过限位件防止压电复合振动层振幅过大而损坏，从而增加了MEMS结构的可靠性和稳定性。另一方面，该MEMS结构通过限位件增加了声阻，防止低频漏声。此外，本申请所提供的MEMS结构将支柱连接至具有第二通孔的衬底，从而增加了压电复合振动层的振动稳定性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本申请的各个方面。需要强调的是，根据行业的标准实践，各个部件未按比例绘制，并且仅用于说明目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1是根据本申请实施例的第一视角的MEMS结构的示意图；图2是根据本申请实施例的第二视角的MEMS结构的示意图；图3至图10是根据本申请实施例MEMS结构的形成方法的各个中间阶段的截面图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例以实现本申请的不同特征。下面将描述元件和布置的特定实例以简化本申请。当然这些仅是实例并不旨在限定。例如，元件的尺寸不限于所公开的范围或值，但可能依赖于工艺条件和/或器件所需的性能。此外，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成附加的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。为了简化和清楚，可以以不同的尺寸任意地绘制各个部件。此外，为便于描述，空间相对术语如“在……之下(beneath)”、“……下方(below)”、“下部(lower)”、“在……之上(above)”、“上部(upper)”等在本文可用于描述附图中示出的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。空间相对术语旨在包括除了附图中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。装置可以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，本文使用的空间相对描述符可同样地作相应解释。另外，术语“由……制成”可以意为“包括”或者“由……组成”。综合参见图1和图2，根据本申请的实施例，提供了一种MEMS结构，该MEMS结构可以但不限于用于传声器或麦克风等传感器，或其他执行器。该MEMS结构包括衬底10、支柱40和压电复合振动层30。以下将详细描述MEMS结构。衬底10具有空腔11，并且支柱40位于空腔11内。在一些实施例中，空腔11的深度小于衬底10的厚度，空腔11底部的衬底10具有贯穿第二通孔12。在一些实施例中，MEMS结构还包括阻挡层20(将在图5示出)，阻挡层20形成在空腔11底部的衬底10上方。在一些实施例中，支柱40沿衬底10的厚度方向延伸至衬底10外。压电复合振动层30形成在空腔11的正上方，并且支柱40的第一端连接衬底10，支柱40的第二端支撑压电复合振动层30。在一些实施例中，压电复合振动层30覆盖空腔11，并且压电复合振动层30的区域面积大于空腔11的区域面积。在一些实施例中，压电复合振动层30的区域面积也可以小于或等于空腔11的区域面积。在一些实施例中，由于支柱40沿衬底10的厚度方向延伸至衬底10外，压电复合振动层30在衬底10的厚度方向上与衬底10通过间隙分隔开。在一些实施例中，支柱40的第一端连接至空腔11底部的衬底10的中间部分。在一些实施例中，支柱40的第二端连接至压电复合振动层30的中间部分和/或边缘部分。在支柱40的第二端连接压电复合振动层30的边缘部分时，有利于将压电复合振动层30的第一电极层31和第二电极层33电连接至外部电路。而且，在图中所示的实施例中，支柱40都是呈柱状，但是在其他实施例中，支柱40可以呈板状并且支柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS结构，其特征在于，包括：/n衬底，具有空腔和位于所述空腔内的支柱；/n压电复合振动层，形成在所述空腔的正上方，并且所述支柱的第一端连接所述衬底，所述支柱的第二端支撑所述压电复合振动层。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS结构，其特征在于，包括：
衬底，具有空腔和位于所述空腔内的支柱；
压电复合振动层，形成在所述空腔的正上方，并且所述支柱的第一端连接所述衬底，所述支柱的第二端支撑所述压电复合振动层。


2.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，所述支柱的第二端连接至所述压电复合振动层的中间部分和/或边缘部分。


3.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，所述空腔的深度小于所述衬底的厚度，所述空腔底部的所述衬底具有贯穿通孔。


4.根据权利要求3所述的MEMS结构，其特征在于，所述支柱的第一端连接至所述空腔底部的所述衬底的中间部分。


5.根据权利要求3所述的MEMS结构，其特征在于，所述MEMS结构还包括阻挡层，所述阻挡层形成在所述空腔底部的所述衬底上方。


6.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，所述支柱沿所述衬底的厚度方向延伸至所述衬底外，所述压电复合振动层在所述衬底的厚度方向上与所述衬底通过间隙分隔开。


7.根据权利要求1所述的MEMS结构，其特征在于，所述MEMS结构还包括第一牺牲层，所述第一牺牲层形成在所述空腔内并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘端，
申请(专利权)人：安徽奥飞声学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34