微机电结构及其制造方法、麦克风、传感器技术

本申请公开了一种微机电结构及其制造方法、麦克风和传感器。所述微机电结构包括振膜和背极板；所述振膜与所述背极板之间设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层贴合，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。本申请通过使第一牺牲层和第二牺牲层的剩余宽度不同，增加了振膜和/或背极板的机械强度，提高了微机电结构的可靠性。结构的可靠性。结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
微机电结构及其制造方法、麦克风、传感器


[0001]本申请涉及微机电器件
，更具体地，涉及一种微机电结构及其制造方法、麦克风和传感器。

技术介绍

[0002]基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)制造微机电结构广泛应用于例如麦克风、压力传感器、声音传感器等领域。
[0003]以MEMS麦克风为例，其工作原理是振膜与背板之间具有间隙。气压的改变会导致振膜变形，振膜与背极板之间的电容值发生改变，从而转换为电信号输出。在常见的MEMS麦克风中，需要通过释放工艺去除部分牺牲层使得背极板与振膜之间形成间隙，而残留的牺牲层则为背极板与振膜之间形成支撑结构。
[0004]在整个麦克风结构中，振膜的厚度最为脆弱，作为唯一的可动结构，在高声压下机械可靠性的高度，决定了整个麦克风结构的可靠性上限。因此，在保证麦克风更高灵敏度的同时，如何保证其在各种苛刻条件下的性能，成为整个器件设计的重中之重。
[0005]而现有技术中，背极板与振膜之间采用单一的牺牲层材料，经过释放溶液对牺牲层进行腐蚀后，仅能够获得一个释放边界，即，振膜与背极板之间只能通过具有单释放边界的牺牲层进行支撑，该支撑位置属于振膜的应力集中位置，单释放边界的牺牲层结构无法满足振膜在与背极板支撑位置处的可靠性要求。

技术实现思路

[0006]本申请的一个目的是提供一种微机电结构及其制造方法、麦克风和传感器的新技术方案，以至少解决
技术介绍
的问题之一。
[0007]根据本申请的第一方面，提供了一种微机电结构，包括：振膜和背极板；
[0008]所述振膜与所述背极板之间设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层贴合，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。
[0009]可选地，所述第一牺牲层为具有第一腐蚀速率的材料，所述第二牺牲层为具有第二腐蚀速率的材料，针对同一种释放溶液，所述第一腐蚀速率与所述第二腐蚀速率不同。
[0010]可选地，所述第一牺牲层的剩余宽度大于所述第二牺牲层的剩余宽度。
[0011]可选地，所述第一牺牲层的厚度小于所述第二牺牲层的厚度。
[0012]可选地，所述第一牺牲层贴合所述背极板和/或所述振膜。
[0013]可选地，所述背极板与所述振膜之间依次设置有所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第一牺牲层。
[0014]可选地，还包括硅基，所述振膜或所述背极板与所述硅基之间依次设置有所述第一牺牲层、所述第二牺牲层，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。
[0015]可选地，所述第一牺牲层的剩余宽度大于所述第二牺牲层的剩余宽度。
[0016]可选地，所述第一牺牲层的厚度小于所述第二牺牲层的厚度。
[0017]可选地，所述背极板包括第一背极板、第二背极板，所述振膜与所述第一背极板之间设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述振膜与所述第二背极板之间同样设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层贴合，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。
[0018]可选地，所述振膜包括第一振膜、第二振膜，所述背极板与所述第一振膜之间设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述背极板与所述第二振膜之间同样设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层贴合，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。
[0019]根据本申请的第二方面，提供了一种第一方面所述的微机电结构的制造方法，包括如下步骤：
[0020]在所述振膜与所述背极板之间设置第一牺牲层和第二牺牲层；
[0021]采用释放溶液对所述第一牺牲层和所述第二牺牲层进行腐蚀，直至所述第一牺牲层达到第一剩余宽度、所述第二牺牲层达到第二剩余宽度。
[0022]根据本申请的第三方面，提供了一种麦克风，所述麦克风采用第一方面所述的微机电结构。
[0023]根据本申请的第四方面，提供了一种传感器，所述传感器采用第一方面所述的微机电结构。
[0024]可选地，所述传感器为半导体微机电传感器、压力传感器、声音传感器之一。
[0025]根据本申请的一个实施例，本申请提供的微机电结构的振膜和背极板之间设置第一牺牲层和第二牺牲层，并通过使第一牺牲层和第二牺牲层的剩余宽度不同，形成多释放边界，适应更广泛强度的振幅，增加了振膜和/或背极板的机械强度，提高了微机电结构的可靠性。
[0026]通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0027]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申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
[0028]图1是本专利技术提供的一种背极板和振膜之间具有双层牺牲层的微机电结构。
[0029]图2是本专利技术提供的一种背极板和振膜之间具有三层牺牲层的微机电结构。
[0030]图3是本专利技术提供的一种第一牺牲层贴合振膜的微机电结构。
[0031]图4是本专利技术提供的另一种背极板和振膜之间具有双层牺牲层的微机电结构。
[0032]图5是本专利技术提供的另一种背极板和振膜之间具有三层牺牲层的微机电结构。
[0033]图6是本专利技术提供的一种第一牺牲层贴合背极板的微机电结构。
[0034]图7是本专利技术提供的一种具有双背极板且背极板和振膜之间具有双层牺牲层的微机电结构。
[0035]图8是本专利技术提供的一种具有双背极板且背极板和振膜之间具有三层牺牲层的微机电结构。
[0036]图9是本专利技术提供的一种具有双背极板且第一牺牲层贴合背极板的微机电结构。
[0037]图10是本专利技术提供的一种具有双振膜且背极板和振膜之间具有双层牺牲层的微机电结构。
[0038]图11是本专利技术提供的一种具有双振膜且背极板和振膜之间具有三层牺牲层的微机电结构。
[0039]图12是本专利技术提供的另一种具有双振膜的微机电结构。
[0040]附图标记说明：
[0041]1、振膜；11、第一振膜；12、第二振膜；2、背极板；21、第一背极板；22、第二背极板；3、第一牺牲层；4、第二牺牲层；5、硅基。
具体实施方式
[0042]现在将参照附图来详细描述本申请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申请的范围。
[0043]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，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0044]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。
[0045]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，示例性实施例的其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电结构，其特征在于，包括：振膜和背极板；所述振膜与所述背极板之间设置有第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层贴合，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。2.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一牺牲层为具有第一腐蚀速率的材料，所述第二牺牲层为具有第二腐蚀速率的材料，针对同一种释放溶液，所述第一腐蚀速率与所述第二腐蚀速率不同。3.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一牺牲层的剩余宽度大于所述第二牺牲层的剩余宽度。4.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一牺牲层的厚度小于所述第二牺牲层的厚度。5.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一牺牲层贴合所述背极板和/或所述振膜。6.根据权利要求5所述的微机电结构，其特征在于，所述背极板与所述振膜之间依次设置有所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第一牺牲层。7.根据权利要求1至6任一项所述的微机电结构，其特征在于，还包括硅基，所述振膜或所述背极板与所述硅基之间依次设置有所述第一牺牲层、所述第二牺牲层，所述第一牺牲层的剩余宽度与所述第二牺牲层的剩余宽度不同。8.根据权利要求7所述的微机电结构，其特征在于，所述第一牺牲层的剩余宽度大于所述第二牺牲层的剩余宽度。9.根据权利要求7所述的微机电结构，其特征在于，所述第一牺牲层的厚度小于所述第二牺牲层的厚度。10.根据权利要求1
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6任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴冬勇，邱冠勋，苏志彦，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：