【技术实现步骤摘要】
本申请涉及mems器件，尤其是涉及一种mems压电扬声器及其制备方法。
技术介绍
1、现有的mems(micro-electro-mechanical system，微电子机械系统)压电扬声器中，通常采用可流动和可固化的聚合物予以填注以形成覆膜与刚性振膜结合的结构设计，可以降低器件的刚度，提高振膜激励下振动幅度和发射声压级。但是由于聚合物柔性材料和刚性材料之间热膨胀系数存在很大的差异，由于mems加工工艺过程中承受着温度的不同，从而导致加工后的mems器件各膜层内部存在很大的残余应力，可能为拉应力后者压应力。当各膜层受到的内应力过大时，不仅引起振膜向上或向下的翘曲，发生很大偏移，还会引起器件振膜刚度发生改变，改变器件的谐振频率，甚至导致膜层破裂。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种mems压电扬声器及其制备方法，在设计上采用刚-柔-刚三明治形式的刚柔性相结合的振膜结构，在驱动作用下，使得器件振膜在提高振动幅度和发射声压级spl的同时，不仅可以降低总谐波失真，还可以降低mems各膜层材料由于热膨胀系数不一致造成的残余应力过大而引起的振膜偏移过大、膜层破裂等问题，大大提高了mems晶圆的良率和器件的可靠性。
2、第一方面，本申请提供一种mems压电扬声器，mems压电扬声器包括：衬底、设置于衬底上的振膜结构，设置于振膜结构上或者设置于振膜结构下的执行器单元,执行器单元，包括至少一个压电复合单元；衬底内部呈空腔结构；振膜结构为由第一刚性薄膜、柔性薄膜以及第二刚性薄膜层
3、进一步地，上述刚性薄膜包括以下之一：二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氧化铝薄膜、碳化硅薄膜、铝金属薄膜；刚性薄膜的厚度在0.5um至15um之间。
4、进一步地，上述柔性薄膜包括以下之一的有机化合物：pvi-3、flefiner15sa、聚酰亚胺pi、聚对苯二甲酸乙二酯pet；柔性薄膜的厚度在5um至50um之间。
5、进一步地，上述振膜结构与衬底的上表面平行，振膜结构的两侧固定于衬底上。
6、进一步地，上述压电复合单元包括：至少一个压电层及多个电极层；电极层的数量为压电层的数量加一；压电层与电极层交替上下排列。
7、进一步地，上述压电层的材料包括以下之一：单晶aln、掺杂aln、单晶pzt、掺杂pzt、zno、聚四氟乙烯pvdf、钛酸钡、钛酸铅、knn压电薄膜，压电层的厚度在0.5至5um之间。
8、进一步地，上述电极层的材料包括以下之一：mo、au、ag、pt、al、cu，或者合金材料，电极层的厚度在0.05至2um之间。
9、进一步地，上述执行器单元包括多个间隔设置的压电复合单元，以降低膜层的残余热应力。
10、进一步地，上述mems压电扬声器为左右对称结构，左右对称结构呈方形、圆形、矩形或六边形。
11、进一步地，上述在形成压电复合单元后的整个结构上，还设置有钝化层。
12、进一步地，上述在一侧的压电复合单元中，最下面的电极层的长度大于上面压电层的长度；在超出上面压电层的部分区域上设置金属连线结构；在另一侧的压电复合单元中，最上面电极层上设置金属连线结构。
13、第二方面，本申请还提供一种mems压电扬声器的制备方法，mems压电扬声器中执行器单元设置于振膜结构上；方法包括：
14、在第一基片上生成第一刚性薄膜；
15、在第一刚性薄膜上压制一层柔性薄膜，得到第一结构；
16、在第二基片正反面生长电介质层；
17、在一侧的电介质层上制备压电复合层；
18、在压电复合层最上面的电极层上生成第二刚性薄膜，得到第二结构；
19、将第一结构与第二结构进行键合，以使第二刚性薄膜和柔性薄膜贴合，并去除第二结构中的第二基片和正反面上的电介质层，以露出压电复合层；
20、刻蚀压电复合层，以形成至少一个压电复合单元，
21、在压电复合单元上沉积钝化层，并进行图形化；
22、在压电复合单元的底电极层上进行金属导线沉积和图形化，得到第三结构；
23、对第三结构中的第一基片进行减薄，并刻蚀背腔，以露出发声器振膜，得到mems压电扬声器。
24、第三方面，本申请还提供一种mems压电扬声器的制备方法，mems压电扬声器中执行器单元设置于振膜结构内；方法包括：
25、在第一基片上第一刚性薄膜；
26、在第一刚性薄膜上制备压电复合层；
27、刻蚀压电复合层，以形成至少一个压电复合单元；
28、在压电复合单元上沉积钝化层，并进行图形化，以留出压电复合单元的电极连接区；
29、在电极连接区进行金属导线沉积和图形化，得到第一结构；
30、在第二基片上沉积第二刚性薄膜以及柔性薄膜，得到第二结构；
31、采用键合胶将第二结构转移至第一结构上，以使柔性薄膜与第一结构中的金属导线侧贴合；
32、通过mems工艺图形化第二刚性薄膜以及柔性薄膜；
33、对第一基片进行减薄处理，并刻蚀背腔，以露出发声器振膜，得到mems压电扬声器。
34、本申请提供的mems压电扬声器及其制备方法中，mems压电扬声器包括：衬底、设置于衬底上的振膜结构，设置于振膜结构上或者设置于振膜结构下的执行器单元；执行器单元，包括一个或多个压电复合层单元；衬底内部呈空腔结构；振膜结构为由第一刚性薄膜、柔性薄膜以及第二刚性薄膜层叠构成的复合层结构；执行器单元设置于振膜结构内时，执行器单元设置于第一刚性薄膜和柔性薄膜之间。本申请在设计上采用刚-柔-刚三明治形式的刚柔性相结合的振膜结构，在驱动作用下，使得器件振膜在提高振动幅度和发射声压级spl的同时，不仅可以降低总谐波失真，还可以降低mems各膜层材料由于热膨胀系数不一致造成的残余应力过大而引起的振膜偏移过大、膜层破裂等问题，大大提高了mems晶圆的良率和器件的可靠性。
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1.一种MEMS压电扬声器，其特征在于，所述MEMS压电扬声器包括：衬底、设置于所述衬底上的振膜结构，设置于所述振膜结构上或者设置于所述振膜结构下的执行器单元；所述执行器单元包括至少一个压电复合单元；所述衬底内部呈空腔结构；所述振膜结构为由第一刚性薄膜、柔性薄膜以及第二刚性薄膜层叠构成的复合层结构。
2.根据权利要求1所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述刚性薄膜包括以下之一：二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氧化铝薄膜、碳化硅薄膜、铝金属薄膜；所述刚性薄膜的厚度在0.5um至15um之间。
3.根据权利要求1所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述柔性薄膜包括以下之一的有机化合物：PVI-3、FleFiner 15SA、聚酰亚胺PI、聚对苯二甲酸乙二酯PET；所述柔性薄膜的厚度在5um至50um之间。
4.根据权利要求1所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述振膜结构与所述衬底的上表面平行，所述振膜结构的两侧固定于所述衬底上。
5.根据权利要求1所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述压电复合单元包括：至少一个压电层及多个电极层
6.根据权利要求5所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述压电层的材料包括以下之一：单晶AlN、掺杂AlN、单晶PZT、掺杂PZT、ZnO、聚四氟乙烯PVDF、钛酸钡、钛酸铅、KNN压电薄膜，所述压电层的厚度在0.5至5um之间。
7.根据权利要求5所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述电极层的材料包括以下之一：Mo、Au、Ag、Pt、Al、Cu，或者合金材料，所述电极层的厚度在0.05至2um之间。
8.根据权利要求1所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述执行器单元包括多个间隔设置的压电复合单元，以降低膜层的残余热应力。
9.根据权利要求1所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，所述MEMS压电扬声器为左右对称结构，所述左右对称结构呈方形、圆形、矩形或六边形。
10.根据权利要求5所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，在形成压电复合单元后的整个结构上，还设置有钝化层。
11.根据权利要求5所述的MEMS压电扬声器，其特征在于，在外侧的压电复合单元中，最下面的电极层的长度大于上面压电层的长度；在超出上面压电层的部分区域上设置金属连线结构；在另一侧的压电复合单元中，最上面电极层上设置金属连线结构。
12.一种MEMS压电扬声器的制备方法，其特征在于，所述MEMS压电扬声器中执行器单元设置于振膜结构上；所述方法包括：
13.一种MEMS压电扬声器的制备方法，其特征在于，所述MEMS压电扬声器中执行器单元设置于振膜结构内；所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种mems压电扬声器，其特征在于，所述mems压电扬声器包括：衬底、设置于所述衬底上的振膜结构，设置于所述振膜结构上或者设置于所述振膜结构下的执行器单元；所述执行器单元包括至少一个压电复合单元；所述衬底内部呈空腔结构；所述振膜结构为由第一刚性薄膜、柔性薄膜以及第二刚性薄膜层叠构成的复合层结构。
2.根据权利要求1所述的mems压电扬声器，其特征在于，所述刚性薄膜包括以下之一：二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氧化铝薄膜、碳化硅薄膜、铝金属薄膜；所述刚性薄膜的厚度在0.5um至15um之间。
3.根据权利要求1所述的mems压电扬声器，其特征在于，所述柔性薄膜包括以下之一的有机化合物：pvi-3、flefiner 15sa、聚酰亚胺pi、聚对苯二甲酸乙二酯pet；所述柔性薄膜的厚度在5um至50um之间。
4.根据权利要求1所述的mems压电扬声器，其特征在于，所述振膜结构与所述衬底的上表面平行，所述振膜结构的两侧固定于所述衬底上。
5.根据权利要求1所述的mems压电扬声器，其特征在于，所述压电复合单元包括：至少一个压电层及多个电极层；所述电极层的数量为所述压电层的数量加一；所述压电层与所述电极层交替上下排列。
6.根据权利要求5所述的mems压电扬声器，其特征在于，所述压电层的材料包括以下之一：单晶aln、掺杂aln、单晶pzt、掺杂p...
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