MEMS制造技术

一种

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】MEMS元件及其制造方法


[0001]本公开涉及MEMS元件，尤其涉及用作麦克风、各种传感器、开关等的电容型的MEMS元件及其制造方法。

技术介绍

[0002]相关技术中的MEMS元件(麦克风)200如图7所示，在硅基板10上隔着绝缘膜20设置有由导体构成的振动膜30，通过垫片40层叠具有导体部分(固定电极50a)的背板50。背板50以不变形的方式形成，在与振动膜30相对的部分形成有多个声孔50b。例如，因经由该声孔50b传播的声压导致振动膜3振动，背板50与振动膜30之间的电容发生变化。形成将电容的变化提取为电信号并传递至未图示的扬声器等的结构。
[0003]在这样的MEMS麦克风200中，为了检测非常微弱的电容变化，如果振动膜30与背板50之间的寄生电容较大，则麦克风的灵敏度下降。因此，例如在专利文献1中示出了以下结构：通过使振动板(振动膜30)的导体部分的范围小于振动板，或者如专利文献1的图7(b)所示，将振动板及其下层的硅氧化膜分别分离成内侧区域和外侧区域，使得不在振动膜30与背板50之间形成多余的电容。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献2：日本特开2007
‑
208548号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术问题
[0008]为了提高MEMS麦克风的灵敏度，如上所述，深入研究了如何减少寄生电容的影响。但是，即使抑制了寄生电容，也存在灵敏度等麦克风的性能有偏差的问题。
[0009]本专利技术的专利技术人对该MEMS麦克风性能偏差的原因进行了深入研究和调查。结果发现受到成为垫片的牺牲层膜、背板、绝缘膜等各膜中的内部应力的影响，会向振动膜作用应力，导致振动的大小产生偏差。另外发现在将MEMS麦克风收纳于封装体时，由于MEMS麦克风使用树脂等固定于印刷基板等，因此这些材料的内部应力的影响、因连接产生的线膨胀系数的差的影响也会经由基板而作用于振动膜。
[0010]因此，在本公开中，其技术问题是提供一种表现出更稳定的性能且能够实现高灵敏度的MEMS元件。
[0011]用于解决技术问题的方案
[0012]本公开的MEMS元件的一实施方式包括：基板，其包括开口部；振动膜，其隔着绝缘膜形成在该基板上，在周缘部沿着端部间歇形成有狭缝；以及背板，其固定形成于垫片，并且在中心部具有多个声孔，上述垫片形成于上述基板的周缘部，该背板在上述多个声孔的外周部且俯视观察时比上述振动膜的上述狭缝的最外周端靠端部侧的位置具有蚀刻孔，上述狭缝以位于上述基板的未形成开口部的部分之上的方式形成，上述振动膜的端部以及上
述振动膜之下的上述绝缘膜与上述垫片的下端部分离，并且上述振动膜的下层的上述绝缘膜的靠上述垫片侧的端部配置于比上述振动膜的上述端部靠上述狭缝侧的位置，上述振动膜的下层的上述绝缘膜的靠上述狭缝侧的端部配置于比上述狭缝靠上述垫片侧的位置。
[0013]本公开的MEMS元件的制造方法的一实施方式的特征在于，包括：在基板上形成绝缘膜的步骤；在该绝缘膜上形成导电体膜，对周端部进行图案化，并且在该导电体膜的周缘部形成狭缝从而形成振动膜的步骤；在该振动膜上形成牺牲层的步骤；在该牺牲层上形成包括固定电极的背板膜的步骤；在该背板膜上形成背板的步骤，该背板包括多个声孔以及位于该多个声孔的外周的蚀刻孔；在位于上述振动膜的中心部之下的上述基板形成开口部的步骤；以及通过将上述基板浸渍到蚀刻液中，使上述牺牲层的周缘部作为垫片而残留，并且以从上述振动膜的上述狭缝的最外周侧和上述振动膜的端部侧去除上述绝缘膜的一部分，在上述狭缝的最外周与上述振动膜的端部之间仅残留上述绝缘膜的一部分的方式，去除上述振动膜之下的上述绝缘膜的步骤，将上述蚀刻孔形成于在俯视观察时比上述振动膜的上述狭缝的最外周靠上述背板的周缘部侧的位置，并且通过调整上述蚀刻孔的位置、上述蚀刻孔的大小、蚀刻时间、以及蚀刻液的浓度中的至少一个，使残留在上述振动膜之下的绝缘膜残留成为保持上述振动膜的环状。
[0014]专利技术效果
[0015]根据本公开的MEMS元件，振动膜以及保持振动膜的绝缘膜与垫片部分离，以与基板隔着最低限宽度的绝缘膜的方式保持振动膜，因此振动膜的应力不会受到其他部件例如垫片、背板的影响，即使进一步为了进行收纳而通过树脂等固定基板，也会抑制该基板产生的应力影响振动膜。其结果是，可以获得性能稳定的麦克风。
[0016]而且，根据本公开的MEMS元件的制造方法，通过在背板的声孔的外侧且俯视观察时形成于振动膜的最外周的狭缝的外侧的位置形成有蚀刻孔，从而在绝缘膜的去除步骤中，通过调整蚀刻孔的位置、蚀刻孔的大小、蚀刻时间以及蚀刻液的浓度中的至少一个，能够抑制应力对振动膜的影响，优化对振动膜的保持和稳定的性能。
附图说明
[0017]图1是本公开的一实施方式的MEMS元件的剖视示意图。
[0018]图2是图1的MEMS元件的振动膜(可动电极)的从基板侧观察到的平面示意图。
[0019]图3是图1的MEMS元件的绝缘膜的平面示意图。
[0020]图4A是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0021]图4B是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0022]图4C是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0023]图4D是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0024]图4E是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0025]图4F是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0026]图4G是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0027]图4H是图1的MEMS元件的制造步骤的说明图。
[0028]图5是本公开的另一实施方式的MEMS元件的剖视示意图。
[0029]图6A是说明表示振动膜中的应力影响的模拟结果的示意图。
[0030]图6B是说明表示振动膜中的应力影响的模拟结果的示意图。
[0031]图7是相关技术中的MEMS元件的剖视示意图。
[0032]100、101MEMS元件、1基板、2绝缘膜、2a断开槽、2c凸块形成用的凹部、3振动膜、3a外侧狭缝、3b内侧狭缝、3c蚀刻孔、3d振动膜的端部、3e凸块、31导电体膜、4垫片、41牺牲层、5背板、5a固定电极、5b声孔、5c蚀刻孔、51背板膜、6柱、200相关技术的MEMS元件(麦克风)、10基板、20绝缘膜、30振动膜、40垫片、50背板。
具体实施方式
[0033]接下来，参照附图对本公开的MEMS元件的实施方式以及本公开的MEMS元件的制造方法的实施形态进行说明，但是本公开并不限定于这些实施方式以及实施形态。
[0034]本公开的MEMS元件的一实施方式如图1所示，包括：基板1，其包括开口部1a；振动膜3，其隔着绝缘膜2形成在该基板1上，并且在周缘部沿着端部3d间歇形成有狭缝3a、3b；以及背板5，其固定形成于垫片4，并且在中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种MEMS元件，其中，所述MEMS元件包括：基板，其包括开口部；振动膜，其隔着绝缘膜形成在所述基板上，在周缘部沿着端部间歇形成有狭缝；以及背板，其固定形成于垫片，并在中心部具有多个声孔，所述垫片形成于所述基板的周缘部，所述背板在所述多个声孔的外周部且俯视观察时比所述振动膜的所述狭缝的最外周端靠端部侧的位置具有蚀刻孔，所述狭缝以位于所述基板的未形成开口部的部分之上的方式形成，所述振动膜的端部以及所述振动膜之下的所述绝缘膜与所述垫片的下端部分离，并且所述振动膜的下层的所述绝缘膜的靠所述垫片侧的端部配置于比所述振动膜的所述端部靠所述狭缝侧的位置，所述振动膜的下层的所述绝缘膜的靠所述狭缝侧的端部配置于比所述狭缝靠所述垫片侧的位置。2.根据权利要求1所述的MEMS元件，其中，所述振动膜在其中部具有连接所述振动膜与所述背板的柱。3.根据权利要求1或2所述的MEMS元件，其中，所述绝缘膜通过所述狭缝的内周侧被去除而残留为环状，在俯视观察时，所述狭缝部分的所述绝缘膜的宽度比所述狭缝间的所述绝缘膜的宽度窄，在所述绝缘膜的内周端具有凹凸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的MEMS元件，其中，所述振动膜在所述狭缝的内侧且所述基板侧的面具有凸块。5.根据权利要求1至4中任一项所述的MEMS元件，其中，所述狭缝至少设置有两圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：福留隆雄，唐泽由光，
申请(专利权)人：日清纺微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：