[发明专利]一种MEMS结构及其制造方法

说明书

本申请公开了一种MEMS结构，包括：衬底，具有空腔；压电复合振动层，形成在所述衬底上方并且覆盖所述空腔，其中，在空腔上方的压电复合振动层具有间隙，所述间隙从所述压电复合振动层的上表面延伸穿透至所述压电复合振动层的下表面，并且所述间隙与所述空腔连通，所述间隙将所述压电复合振动层分割为外围的悬臂梁膜和中心的振膜。本申请提高了MEMS结构的灵敏度、可靠性。另外，本申请还提供了该MEMS结构的制造方法。

技术领域

本申请涉及微机械技术领域，具体来说，涉及一种MEMS

(Micro-Electro-Mechanical System,即微电子机械系统)结构及其制造方法。

背景技术

压电式麦克风相较于传统的电容式MEMS麦克风具有很多优势，包括防尘性、防水性以及较高的最大输出声压(AOP)等。受限于压电膜层的溅射生长工艺，压电膜层的应力较大且分布不均匀，沿着压电膜层生长的厚度方向存在较大的梯度应力。这些应力和梯度应力的存在，导致无论是对压电复合振动层四周进行固定、或者是在压电复合振动层当中进行局部固定都无法避免膜片的翘曲、形变等。形变和翘曲也会对压电麦克风的可靠性、灵敏度造成影响。

针对相关技术中压电MEMS麦克风的可靠性低、灵敏度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中压电MEMS麦克风的可靠性低、灵敏度低的问题，本申请提出了一种MEMS结构，能够提高可靠性和灵敏度。

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；

压电复合振动层，形成在所述衬底上方并且覆盖所述空腔，其中，在空腔上方的压电复合振动层具有间隙，所述间隙从所述压电复合振动层的上表面延伸穿透至所述压电复合振动层的下表面，并且所述间隙与所述空腔连通，所述间隙将所述压电复合振动层分割为外围的悬臂梁膜和中心的振膜。

其中，所述压电复合振动层包括：

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，形成在所述支撑层上方；

第一压电层，形成在所述第一电极层上方；

第二电极层，形成在所述第一压电层上方，

其中，所述间隙从所述第二电极层的上表面延伸至所述支撑层的下表面。

其中，所述振膜经均匀设置的支角固定于所述衬底上方。

其中，所述悬臂梁膜均匀间隔设置，并且所述悬臂梁膜呈扇形。

其中，所述悬臂梁膜均匀间隔设置，并且所述悬臂梁膜呈圆弧状、椭圆形、三角形或其他多边形。

另一方面，本申请还提供了一种MEMS结构的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上方依次形成支撑层、第一电极层、第一压电层和第二电极层，并且形成从所述第二电极层的上表面延伸至所述支撑层的下表面的间隙；

从所述衬底的底部蚀刻所述衬底以形成空腔，并且所述空腔与所述间隙连通。

其中，在形成所述支撑层之前，在所述衬底上方形成蚀刻停止层，所述蚀刻停止层在形成空腔之后被去除。

基于此MEMS结构，通过在压电复合振动层上设置间隙，形成了外围的悬臂梁膜和中心的振膜，从而降低了形变和翘曲对MEMS结构的可靠性和灵敏度的影响。悬臂梁膜和振膜形成了较高的电压，从而提高了MEMS结构的灵敏度，提高了MEMS结构的可靠性。另外，本申请还提供了该MEMS结构的制造方法。