微机电系统器件技术方案

本申请涉及一种MEMS器件，包括衬底依次叠设于衬底上的第一牺牲层、第一导电薄膜、第二牺牲层和第二导电薄膜，其中，第二牺牲层开设有空腔；还包括开设有第一通孔的限幅层和开设有第二通孔的隔离层，第一通孔的正投影位于第二通孔内且第一通孔的孔径小于第二通孔的孔径，限幅层的正投影与空腔的开口区域部分重合，第一通孔的正投影与空腔开口区域部分重合，限幅层位于第一导电薄膜与第一牺牲层之间且隔离层位于限幅层与第一导电薄膜之间，和/或，位于第二导电薄膜上且隔离层位于限幅层与第二导电薄膜之间。上述MEMS期间，通过设置限幅层，在不影响导电薄膜应力的前提下，可以限制导电薄膜的形变程度，从而保护器件。

MEMS devices

【技术实现步骤摘要】
微机电系统器件
本专利技术涉及微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)领域，尤其涉及一种微机电系统器件。
技术介绍
MEMS器件利用薄膜的形变来实现机械能与电能的转换时，若薄膜的形变程度较大，一旦超出薄膜的应力承受能力，薄膜将会破裂而导致器件失效。如MEMS麦克风具有振膜和背板，振膜和背板之间形成有空腔，振膜和背板构成一电容，背板设计有声孔，气流通过声孔进入空腔，使振膜或背板产生形变，从而使电容值发生变化，实现声电转换。由于振膜和背板非常薄，当气流较大时，振膜或背板的形变程度达到一定程度后会破裂，致使MEMS麦克风失效。
技术实现思路
基于此，有必要针对MEMS器件中感应薄膜形变程度较大时容易破裂的技术问题，提出一种新的MEMS器件。一种微机电系统器件，包括：衬底；第一牺牲层，设于所述衬底上，所述衬底开设有贯穿所述衬底和所述第一牺牲层的背腔；第一导电薄膜，设于所述第一牺牲层上且覆盖所述背腔；第二牺牲层，设于所述第一导电薄膜上，所述第二牺牲层开设有贯穿所述第二牺牲层的空腔；第二导电薄膜，设于所述第二牺牲层上且覆盖所述空腔；其特征在于，还包括：叠设的限幅层和隔离层，所述限幅层开设有第一通孔，所述隔离层开设有第二通孔，所述第一通孔的正投影位于所述第二通孔内且所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径；所述限幅层的正投影与所述空腔的开口区域部分重合，所述第一通孔的正投影也与所述空腔的开口区域部分重合；所述限幅层位于所述第一导电薄膜与所述第一牺牲层之间且所述隔离层位于所述限幅层与所述第一导电薄膜之间，和/或，所述限幅层位于所述第二导电薄膜上且所述隔离层位于所述限幅层与所述第二导电薄膜之间。上述MEMS器件，包括覆盖空腔底部的第一导电薄膜和覆盖空腔顶部的第二导电薄膜，当气流进入空腔后，第一导电薄膜和第二导电薄膜均可能朝背离空腔的一侧发生形变。在本申请中，在第一导电薄膜和/或第二导电薄膜背离空腔的一侧设置限幅层，即在第一导电薄膜和/或第二导电薄膜形变凸起的一侧设置限幅层，该限幅层开设有正对空腔的第一通孔，且限幅层的正投影与空腔的开口区域部分重合，第一通孔的正投影也与空腔的开口区域部分重合。同时，在限幅层和相邻导电薄膜之间还设置有隔离层，隔离层开设有第二通孔，第一通孔的正投影位于第二通孔内，且第一通孔的孔径小于第二通孔的孔径，即在正对空腔开口的区域内，部分限幅层延伸至该区域内且呈悬浮状态，限幅层并未贴附于相邻的导电薄膜上，限幅层与相邻的导电薄膜之间具有第一间距的空气间隙。由于限幅层与相邻导电薄膜产生形变的部分并未接触，因此不会影响导电薄膜的应力，导电薄膜仍具有较好的灵敏度，而当导电薄膜发生形变时，由于在导电薄膜凸起的一侧设置有限幅层，当导电薄膜形变到一定程度后，该限幅层延伸至正对空腔开口区域的悬浮部分将阻挡相邻导电薄膜的形变，从而避免导电薄膜过度形变而破裂。在其中一个实施例中，所述限幅层开设有单个所述第一通孔，所述第一通孔的正投影位于所述空腔开口区域内，所述限幅层的正投影与所述空腔开口区域的重叠区域呈等宽环形。在其中一个实施例中，所述限幅层开设有单个所述第一通孔，所述限幅层围成所述第一通孔的侧壁具有朝所述第一通孔的中心凸起的凸起臂，所述凸起臂的正投影延伸至所述空腔的开口区域。在其中一个实施例中，所述限幅层具有多个所述凸起臂，相邻所述凸起臂的间距相等，且各所述凸起臂的正投影延伸至所述空腔开口区域内的长度相等。在其中一个实施例中，所述微机电系统器件为微机电麦克风，所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜中的其中一个为背板，另一个为振膜，所述背板上开设有声孔。在其中一个实施例中，所述限幅层为氮化硅层、多晶硅层、单晶硅层中任意一种单膜层或多种叠加至一起的复合膜层。在其中一个实施例中，所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜为掺杂的多晶硅薄膜。在其中一个实施例中，所述第一牺牲层、所述第二牺牲层和所述支撑层的材料相同。在其中一个实施例中，所述衬底为硅衬底，所述第一牺牲层、所述第二牺牲层和所述支撑层为氧化硅层或聚酰亚胺层。在其中一个实施例中，所述微机电系统器件还包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一导电薄膜连接，所述第二电极与所述第二导电薄膜连接。附图说明图1为本申请一实施例中MEMS器件的剖视图；图2为本申请另一实施例中MEMS器件的剖视图；图3为本申请又一实施例中MEMS器件的剖视图；图4a为本申请一实施例中限幅层的俯视图；图4b为本申请另一实施例中限幅层的俯视图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例一：如图1所示，该MEMS器件包括衬底100，衬底100上设有第一牺牲层200，衬底100开设有贯穿衬底100和第一牺牲层200的背腔，第一牺牲层200上设有第一导电薄膜300，第一导电薄膜300覆盖上述背腔，第一导电薄膜300上设有第二牺牲层400，第二牺牲层400开设有贯穿第二牺牲层400的空腔410，第二牺牲层400上设有第二导电薄膜500，第二导电薄膜500覆盖上述空腔410；MEMS器件还包括限幅层和隔离结构，限幅层位于第二导电薄膜上且隔离结构位于限幅层与第二导电薄膜之间，定义位于第二导电薄膜500上的限幅层为第二限幅层720，并定义位于第二导电薄膜500与该第二限幅层720之间的隔离层为第二隔离层620，具体为，第二导电薄膜500上设有第二隔离层620，第二隔离层620开设有第二通孔，第二隔离层620上设有第二限幅层720，第二限幅层720开设有第一通孔，第一通孔的正投影位于第二通孔的正投影区域内，且第一通孔的孔径小于第二通孔的孔径，即第二限幅层720具有超出第二隔离层620的部分。同时，第一通孔正对上述空腔410，第一通孔的正投影与空腔410的开口区域部分重合，第二限幅层720的正投影也与空腔410的开口区域部分重合，定义正对空腔410开口的区域为区域R，需要说明的是，正对空腔410开口区域的区域R为空腔410的开口区域在整个空间的正投影区域，即第二限幅层720延伸至正对空腔410开口的区域R内，也即，部分第二限幅层720延伸至空腔410顶部开口的正上方并呈悬浮状态。在本实施例中，第一导电薄膜300和第二导电薄膜500分别覆盖于空腔410的底部和顶部，当气流进入空腔410后，第一导电薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统器件，包括：/n衬底；/n第一牺牲层，设于所述衬底上，所述衬底开设有贯穿所述衬底和所述第一牺牲层的背腔；/n第一导电薄膜，设于所述第一牺牲层上且覆盖所述背腔；/n第二牺牲层，设于所述第一导电薄膜上，所述第二牺牲层开设有贯穿所述第二牺牲层的空腔；/n第二导电薄膜，设于所述第二牺牲层上且覆盖所述空腔；/n其特征在于，还包括：/n叠设的限幅层和隔离层，所述限幅层开设有第一通孔，所述隔离层开设有第二通孔，所述第一通孔的正投影位于所述第二通孔内且所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径；所述限幅层的正投影与所述空腔的开口区域部分重合，所述第一通孔的正投影也与所述空腔的开口区域部分重合；所述限幅层位于所述第一导电薄膜与所述第一牺牲层之间且所述隔离层位于所述限幅层与所述第一导电薄膜之间，和/或，所述限幅层位于所述第二导电薄膜上且所述隔离层位于所述限幅层与所述第二导电薄膜之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统器件，包括：
衬底；
第一牺牲层，设于所述衬底上，所述衬底开设有贯穿所述衬底和所述第一牺牲层的背腔；
第一导电薄膜，设于所述第一牺牲层上且覆盖所述背腔；
第二牺牲层，设于所述第一导电薄膜上，所述第二牺牲层开设有贯穿所述第二牺牲层的空腔；
第二导电薄膜，设于所述第二牺牲层上且覆盖所述空腔；
其特征在于，还包括：
叠设的限幅层和隔离层，所述限幅层开设有第一通孔，所述隔离层开设有第二通孔，所述第一通孔的正投影位于所述第二通孔内且所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径；所述限幅层的正投影与所述空腔的开口区域部分重合，所述第一通孔的正投影也与所述空腔的开口区域部分重合；所述限幅层位于所述第一导电薄膜与所述第一牺牲层之间且所述隔离层位于所述限幅层与所述第一导电薄膜之间，和/或，所述限幅层位于所述第二导电薄膜上且所述隔离层位于所述限幅层与所述第二导电薄膜之间。


2.如权利要求1所述的微机电系统器件，其特征在于，所述限幅层开设有单个所述第一通孔，所述第一通孔的正投影位于所述空腔开口区域内，所述限幅层的正投影与所述空腔开口区域的重叠区域呈等宽环形。


3.如权利要求1所述的微机电系统器件，其特征在于，所述限幅层开设有单个所述第一通孔，所述限幅层围成所述第一通孔的侧壁具有朝所述第一通孔的中心凸起的凸起臂，所述凸起臂的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永刚，周国平，夏长奉，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32