【技术实现步骤摘要】
一种MEMS结构
[0001]本申请涉及微机电系统领域,具体来说,涉及一种MEMS(Microelectro Mechanical Systems的简写,即微机电系统)结构。
技术介绍
[0002]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。
[0003]针对相关技术中如何提高压电式MEMS结构的灵敏度的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0004]针对相关技术中灵敏度较低的问题,本申请提出一种MEMS结构,能够有效提高灵敏度。
[0005]根据本申请的一个方面,提供了一种MEMS结构,包括:
[0006]衬底,具有空腔;
[0007]振动支撑层,形成在所述衬底上方,并且具有内部区域和外围区域;
[0008]压电单元层,形成在所述振动支撑层的所述内部区域上方,所述压电单元层悬置于所述空腔上方,并且所述压电单元层位于所述空腔的投影区域内;
[0009]其中,所述振动支撑层的所述外围区域具有波浪形褶皱和贯穿通孔。
[0010]其中,所述波浪形褶皱具有从所述衬底向外突出的凸起和/或从所述衬底向内凹进的凹槽。
[0011]其中,所述波浪形褶皱在俯视视角下呈环状。r/>[0012]其中,所述贯穿通孔穿透所述振动支撑层,并且位于所述波浪形褶皱的外侧和/或内侧。
[0013]其中,所述贯穿通孔对称设置,或周向均匀间隔设置。
[0014]其中,所述压电单元层包括:
[0015]第一电极层,形成在所述振动支撑层上方;
[0016]第一压电层,形成在所述第一电极层上方;
[0017]第二电极层,形成在所述第一压电层上方。
[0018]其中,所述第一电极层和所述第二电极层具有至少两个相互隔离的分区,相互对应的所述第一电极层和所述第二电极层的分区构成电极层对,多个所述电极层对依次串联。
[0019]其中,所述第一压电层包括氧化锌、氮化铝、有机压电膜、锆钛酸铅或钙钛矿型压电膜中的一层或多层。
[0020]其中,所述振动支撑层包括氮化硅、氧化硅、单晶硅、多晶硅构成的单层或者多层复合膜结构。
[0021]在本申请的MEMS结构中,压电单元层悬置在空腔上方,可以释放压电单元层的边缘应力,避免正负电荷中和,从而提高灵敏度。而且,在振动支撑层的外围区域设置波浪形褶皱,可以释放残余应力来增加振幅,从而提高灵敏度。在该MEMS结构进行封装时,封装件与空腔构成的腔体体积较小,压电单元层振动时会导致空腔的压强增大从而限制压电单元层的振幅,本申请在振动支撑层的外围区域设置适当大小和数量的贯穿通孔可以平衡气压,从而增加了压电单元层的振幅,从而提高灵敏度。
附图说明
[0022]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。
[0023]图1示出了根据一些实施例的MEMS结构的立体图;
[0024]图2示出了根据一些实施例的MEMS结构的剖面立体图;
[0025]图3示出了根据一些实施例的MEMS结构的俯视图。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]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。
[0028]综合参见图1,根据本申请的实施例,提供了一种MEMS结构,包括衬底10、振动支撑层20和压电单元层30。以下将详细介绍具体结构。
[0029]衬底10具有空腔11。衬底10包括硅或任何合适的硅基化合物或衍生物(例如硅晶片、SOI、SiO2)。
[0030]振动支撑层20形成在衬底10上方,并且具有内部区域和外围区域。振动支撑层20包括氮化硅(Si3N4)、氧化硅、单晶硅、多晶硅构成的单层或者多层复合膜结构或其他合适的支撑材料。考虑到控制振动支撑层20的应力问题,可以将振动支撑层20设置为多层结构以减小应力。
[0031]参见图2和图3,压电单元层30形成在振动支撑层20的内部区域上方,压电单元层
30悬置于空腔11上方,并且压电单元层30位于空腔11的投影区域内。压电单元层30包括第一电极层31、第一压电层32和第二电极层33。第一电极层31形成在振动支撑层20上方。第一压电层32形成在第一电极层31上方。第二电极层33形成在第一压电层32上方。
[0032]第一压电层32包括氧化锌、氮化铝、有机压电膜、锆钛酸铅或钙钛矿型压电膜中的一层或多层。第一电极层31和第二电极层33的材料包括铝、金、铂、钼、钛、铬以及它们组成的复合膜或其他合适的材料。
[0033]在此实施例中,第一压电层32可将施加的压力转换成电压,第一电极层31和第二电极层33可将所产生的电压传送至其他集成电路器件。第一电极层31和第二电极层33具有至少两个相互隔离的分区,相互对应的第一电极层31和第二电极层33的分区构成电极层对,多个电极层对依次串联。
[0034]参见图3,振动支撑层20的外围区域具有波浪形褶皱21和贯穿通孔22。波浪形褶皱21具有从衬底10向外突出的凸起和/或从衬底10向内凹进的凹槽(在图2中只示出了凹槽,在其他实施例中,可以波浪形褶皱可以具有凸起)。波浪形褶皱21在俯视视角下呈环状,优选的,呈封闭环状。贯穿通孔22穿透振动支撑层20,并且位于波浪形褶皱21的外侧和/或内侧。在图3所示的实施例中,贯穿通孔22形成在波浪形褶皱21的外侧。贯穿通孔22对称设置。或者,贯穿通孔22周向均匀间隔设置。
[0035]在本申请的MEMS结构中,压电单元层30悬置在空腔11上方,可以释放压电单元层30的边缘应力,避免正负电荷中和,从而提高灵敏度。而且,在振动支撑层20的外围区域设置波浪形褶皱21,可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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;振动支撑层,形成在所述衬底上方,并且具有内部区域和外围区域;压电单元层,形成在所述振动支撑层的所述内部区域上方,所述压电单元层悬置于所述空腔上方,并且所述压电单元层位于所述空腔的投影区域内;其中,所述振动支撑层的所述外围区域具有波浪形褶皱和贯穿通孔。2.根据权利要求1所述的MEMS结构,其特征在于,所述波浪形褶皱具有从所述衬底向外突出的凸起和/或从所述衬底向内凹进的凹槽。3.根据权利要求1所述的MEMS结构,其特征在于,所述波浪形褶皱在俯视视角下呈环状。4.根据权利要求1所述的MEMS结构,其特征在于,所述贯穿通孔穿透所述振动支撑层,并且位于所述波浪形褶皱的外侧和/或内侧。5.根据权利要求4所述的MEMS结构,其特征在于,所述贯...
【专利技术属性】
技术研发人员:李冠华,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:
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