[发明专利]MEMS麦克风及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS(微机电系统)结构的制造方法，更具体地，涉及包含振膜的MEMS结构的制造方法。

背景技术

MEMS器件是在微电子技术基础上发展起来的采用微加工工艺制作的电子机械器件，已经广泛地用作传感器和执行器。例如，MEMS器件可以是硅电容麦克风。硅电容麦克风通常包括衬底、背极板和振膜，其中振膜是硅电容麦克风的核心部件，该振膜灵敏地响应声压信号并将之转化为电信号。在硅电容麦克风中，衬底和背极板是固定部件，振膜是可动部件。振膜的一端固定在衬底上，另一端则可以自由振动。与硅电容麦克风类似，基于电容特性的MEMS传感器以及大部分的MEMS执行器均包括固定部件和可动部件。

在典型的结构中，MEMS结构包括从可动部件和固定部件分别引出的第一焊盘和第二焊盘。由于可动部件和固定部件位于不同的层面，因此，通常将第一焊盘和第二焊盘设置在与可动部件和固定部件相对应的不同层面上。图1a和1b示出根据现有技术的MEMS结构的俯视图和截面图。该MEMS结构例如是硅电容麦克风，包括衬底110、位于衬底110上的振膜层130、位于振膜层130的周边区域上的支撑层140、位于支撑层140上的背极板150。该MEMS结构还包括接触振膜层130的第一焊盘111和接触背极板150的第二焊盘112。振膜层130的第一表面与背极板150相对，第二表面暴露于衬底110中形成的声腔中。

在上述的MEMS结构中，位于不同层面的焊盘导致MEMS结构在使用状态下焊接困难，并且导致体积过大。作为改进的方案，希望将第一焊盘和第二焊盘设置在同一个层面上。为此，第二焊盘位于与第一焊盘相同的层面上，并且采用内部互连结构从可动部件延伸至所需的层面。 将第一焊盘和第二焊盘设置在同一个层面，不仅在焊接引线时便利，而且可以减小尺寸。然而，上述的互连结构主要用于实现机械和电连接功能，在振膜的声学特性方面可能产生不利的影响。

因此，期望进一步改进现有MEMS结构及其制造方法，以获得平面焊盘结构并且改善声学特性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种MEMS结构及其制造方法，其中，利用互连部件在振膜上设置约束点，从而改善振膜的振动特性。

根据本发明的一方面，提供一种MEMS结构，包括：衬底；可动部件，所述可动部件位于所述衬底上；固定部件，所述固定部件位于所可动部件上，并且与所述可动部件彼此相对，以形成电容极板；互连部件，包括与所述固定部件相同层面的第一部分和从所述第一部分延伸至所述可动部件的第二部分；以及第一焊盘和第二焊盘，分别位于所述互连部件和所述固定部件上。

优选地，所述MEMS结构为MEMS麦克风，所述可动部件和固定部件分别为所述MEMS麦克风的振膜层和背极板，所述振膜层与外部连通以接收声音信号，其中，根据所述振膜层的振动特性设置所述互连部件的第二部分与所述振膜层的连接位置。

优选地，所述振膜层至少部分地悬挂在所述互连部件的第二部分下方。

优选地，所述MEMS结构还包括：位于所述可动部件和所述固定部件之间的支撑层，其中，所述互连部件的第一部分至少部分地在所述支撑层上横向延伸，使得所述振膜层悬挂在所述互连部件的第二部分下方。

优选地，所述可动部件的周边部分夹在所述衬底和所述支撑层之间。

优选地，所述互连部件的第二部分包括至少两个侧壁，并且在相邻的侧壁之间夹有所述支撑层的材料，形成夹层结构。

优选地，所述背极板的周边具有与所述互连部件相对应的开口，所述互连部件在所述开口内接触所述支撑层。

优选地，所述支撑层具有环状的内侧部分和外侧部分，所述互连部件在所述支撑层的外侧部分接触所述支撑层，所述背极板在所述支撑层的内侧部分接触所述支撑层。

优选地，所述互连部件的第一部分的所述至少一部分包括弹性结构。

优选地，所述互连部件的第一部分悬空，并且所述互连部件的第二部分与所述可动部件直接相连。

优选地，所述弹性结构为凹槽或弯折结构。

根据本发明的另一方面，提供一种制造MEMS结构的方法，包括：在衬底上形成振膜层；在振膜层上形成支撑层；在支撑层中形成第一开口；在支撑层上形成第一导体层，第一导体层填充所述第一开口；将第一导体层图案化为互连部件和背极板；以及在所述互连部件和所述背极板上分别形成第一焊盘和第二焊盘，其中，所述互连部件和所述背极板彼此隔开，并且所述互连部件包括在所述支撑层上横向延伸的第一部分和从所述支撑层表面经由所述第一开口延伸至所述振膜层的第二部分。