[发明专利]一种MEMS结构及其形成方法

说明书

本申请公开了一种MEMS结构，包括：衬底，具有空腔；振动支撑层，形成在衬底上方并且覆盖空腔；第一电极层，形成于振动支撑层上方；压电层，形成于第一电极层上方，压电层具有凹槽，凹槽在厚度方向上延伸穿透压电层，凹槽将MEMS结构分割成中间区域和外围区域；第二电极层，形成在压电层的中间区域和外围区域上方。通过在MEMS结构内设置凹槽，使得中间区域的各个膜层和外围区域的各个膜层能够输出电压反号，有效减少了电荷中和，从而提高了MEMS结构的灵敏度。另外，本申请还提供了该MEMS结构的形成方法。

技术领域

本申请涉及微电机械系统技术领域，具体来说，涉及一种MEMS结构及其形成方法。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，即微电机械系统)麦克风主要包括电容式和压电式两种。MEMS压电麦克风是利用微电机械系统技术和压电薄膜技术制备的，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压电麦克风的发展。

针对相关技术中如何提高MEMS结构的灵敏度的问题，目前比较常见的解决方案是将电极层分割成多个部分，但是这种分割电极的方法对于提高灵敏度的范围有限。

发明内容

针对相关技术中如何提高MEMS结构的灵敏度的问题，本申请提出一种MEMS结构及其形成方法，能够有效提高灵敏度。

本申请的技术方案是这样实现的：

根据本申请的一个方面，提供了一种MEMS结构，包括：

衬底，具有空腔；

振动支撑层，形成在所述衬底上方并且覆盖所述空腔；

第一电极层，形成于所述振动支撑层上方；

压电层，形成于所述第一电极层上方，所述压电层具有凹槽，所述凹槽在厚度方向上延伸穿透所述压电层，所述凹槽将所述MEMS结构分割成中间区域和外围区域；

第二电极层，形成在所述压电层的所述中间区域和所述外围区域上方。

另一方面，本申请还提供了一种MEMS结构的形成方法，包括：

提供衬底，在所述衬底上方形成振动支撑层；

在所述振动支撑层上方形成第一电极材料，并且图形化以形成第一电极层；

在所述第一电极层上方形成压电材料，并且图形化以形成具有凹槽的压电层，所述凹槽在厚度方向上延伸穿透所述压电层；

在所述压电层的上方、所述凹槽的侧壁和所述第一电极层的上表面共形地形成第一隔离材料，并且图形化以形成第一隔离层；

在所述第一隔离层上方形成第二电极材料，并且图形化以形成第二电极层；

底部蚀刻所述衬底直至所述振动支撑层的底面以形成空腔。

本申请通过在MEMS结构内设置凹槽，使得中间区域的各个膜层和外围区域的各个膜层能够输出电压反号，有效减少了电荷中和，通过串联的方式将各个等分区连接，从而提高了MEMS结构的灵敏度。

附图说明

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。

图1至图10示出了根据一些实施例的MEMS结构的形成方法的中间阶段的剖面示意图；