微机电结构及其振膜结构、麦克风和终端的制作方法

1.本技术涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及微机电结构及其振膜结构、麦克风和终端。


背景技术：

2.基于微机电系统(micro electro mechanical systems，mems)制造的器件被称为mems器件，mems器件主要包括导电的振膜与背板，并且振膜与背板之间具有间隙。气压的改变会导致振膜变形，振膜与电极板之间的电容值发生改变，从而转换为电信号输出。
3.在现有技术中，为了抵御高温、高湿等外界恶劣环境对导电振膜的侵蚀氧化，防止导电振膜变形，通常会增加导电振膜的厚度以及增加导电振膜材料的硬度，但是这种方法会使得产品的灵敏度大幅下降。另一种做法是通过增加封装时用的黏附胶的厚度，从而抵御高温高湿的恶劣环境，但是在封装过程中上胶量的控制精度较差，而且上胶量过多容易进入mems腔体导致腔体体积减小，降低产品性能。
4.因此，希望提供一种改进的微机电结构，以达到兼顾抵御高温、高湿的环境并稳定产品性能的目的。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种改进的微机电结构及其振膜结构、麦克风和终端，通过将振膜结构设置为保护层与导电层的叠层复合结构，达到了兼顾抵御高温、高湿的环境并稳定产品性能的目的。
6.根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种振膜结构，包括：第一导电层，具有相对的第一表面和第二表面，所述振膜结构还包括位于所述第一表面的第一保护层和/或位于所述第二表面的第二保护层，其中，所述第一保护层与所述第二保护层的至少之一包含氮化硅或氧化硅。
7.可选地，所述第一保护层与所述第二保护层的至少之一为氮化硅层或氧化硅层。
8.可选地，所述第一保护层与所述第二保护层均为所述第一导电层的镀膜层。
9.可选地，所述第一保护层与所述第二保护层的厚度均小于所述第一导电层的厚度。
10.可选地，具至少一个有泄气孔，各所述泄气孔依次穿过所述第一保护层、所述第一导电层以及所述第二保护层。
11.可选地，所述第一导电层为多晶硅层。
12.根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种微机电结构，包括：衬底，具有腔体；如上所述的振膜结构，位于所述衬底上并覆盖所述腔体；背板，位于所述振膜结构上，并与所述振膜结构之间具有间隙。
13.可选地，还包括：第一支撑部，位于所述振膜结构与所述衬底之间；以及第二支撑部，位于所述振膜结构与所述背板之间。
14.可选地，所述第一保护层覆盖到所述第一表面的边缘，所述第二保护层覆盖到所述第二表面的边缘，其中，所述第一支撑部与所述第一保护层接触，所述第二支撑部与所述第二保护层接触。
15.可选地，所述第一表面和所述第二表面均具有中间部和边缘部，所述第一表面的中间部由所述第一保护层覆盖，所述第一表面的边缘部由所述第一支撑部覆盖，所述第二表面的中间部由所述第二保护层覆盖，所述第二表面的边缘部由所述第二支撑部覆盖。
16.可选地，所述背板包括：绝缘层，与所述第二支撑部接触；以及第二导电层，位于所述绝缘层上，位置与所述腔体对应，或者所述背板由单层导电层构成。
17.可选地，所述背板具有至少一个通孔，各所述通依次穿过所述第二导电层与所述绝缘层。
18.可选地，所述绝缘层为氮化硅层，第二导电层为多晶硅层。
19.根据本实用新型实施例的第三方面，提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。
20.根据本实用新型实施例的第四方面，提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。
21.本实用新型实施例通过将振膜结构设置为保护层与导电层的叠层复合结构，利用保护层对导电层进行保护，利用包含氮化硅的保护层和/或包含的氧化硅的保护层对振膜结构的导电层进行保护，在不增加振膜结构导电层厚度、硬度的情况下就可以改善微机电结构抵御高温高湿环境的性能，同时最大程度保持了振膜结构导电层的形变能力，稳定了产品的灵敏度等性能。
22.进一步的，氧化硅、氮化硅与多晶硅的材料的容易结合，因此振膜结构中三个叠层彼此之间不易脱落。
23.在第一保护层与第二保护层分别覆盖至导电层的边缘时，在振膜结构中，无论是暴露在腔体与间隙的部分还是与第一支撑部和第二支撑部接触的部分均被保护层保护，还使得振膜结构的整体结构保持了高度的一致性，有助于提升振膜结构的应力一致性，进一步提升产品的灵敏度。与此同时，由于第一支撑部和第二支撑部分别与第一保护层和第二保护层接触，增加了在振膜结构的感应部与固定部衔接处的机械强度，有效改善了振膜结构在边缘处易破碎的问题，从而提升了产品的使用寿命。
24.与第一保护层覆盖至第一导电层的边缘相比，第一保护层仅覆盖第一表面的中间部的方案在制造过程中更加容易实现，降低了工艺复杂程度，进而降低了制造成本。同理，在第二保护层仅覆盖第二表面的中间部时，也可以降低工艺复杂程度，进而降低制造成本。
25.通过将振膜结构的上下保护层均设置为振膜结构导电层的镀膜层，增加了振膜结构的上下保护层与振膜结构导电层的形状一致性，进一步稳定了产品的灵敏度。
26.通过使振膜结构的上下保护层厚度均振膜结构导电层的厚度，更加有助于保持振膜结构导电层的形变能力，进一步稳定了产品的灵敏度。
27.本实用新型的方案仅需要对振膜结构的导电层附着上下表面的绝缘抗氧化层，其结构简单，镀膜工艺流程步骤简便，因此具有更高的可靠性和更低的成本。
28.因此，本实用新型提供的微机电结构、麦克风和终端可以大大提高产品的性能。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制。
30.图1示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的立体图。
31.图2示出了图1中立体图的截面图。
32.图3示出了本实用新型第二实施例的微机电结构的截面图。
具体实施方式
33.以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
34.应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
35.如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在
……
上面”或“在
……
上面并与之邻接”等表述方式。
36.在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。
37.本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
38.图1示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的立体图，图2示出了图1中立体图的截面图。
39.如图1与图2所示，本实用新型第一实施例的微机电结构包括：衬底101、第一支撑部111、振膜结构120、第二支撑部112以及背板130。衬底101具有腔体10。第一支撑部111位于衬底101上的边缘处。振膜结构120位于第一支撑部111上并覆盖腔体10。第二支撑部112位于振膜结构120上，位置与第一支撑部111对应。背板130位于第二支撑部112上，与振膜结构120之间具有间隙20。
40.在本实施例中，第一支撑部111为该层牺牲层释放之后在衬底101上留下来的部分，第一支撑部111位于衬底110的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第一支撑部111上方的振膜结构120支撑在衬底101上。第二支撑部112为该层牺牲层释放之后在振膜结构120上留下来的部分，第二支撑部112位于振膜结构120的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第二支撑部112上方的背板130支撑固定。
41.在一些具体的实施例中，衬底101为硅衬底，腔体10位于衬底101的中部，且连通衬底101相对的两个表面。当然，腔体10的位置、形状等本领域技术人员可以根据需要设置，此处不做限定。第一支撑部111与第二支撑部112的材料为绝缘材料，包括但不限于氧化硅。
42.进一步的，振膜结构120包括：第一保护层121、第二保护层122以及第一保护层121与第二保护层122所夹的第一导电层123，其中，第一保护层121位于第一支撑部111上，第二支撑部112位于第二保护层122上。
43.在本实施例中，第一支撑部111具有与第二支撑部112相对的上表面，第二支撑部112具有与第一支撑部111相对的下表面。第一保护层121暴露于腔体10中，并且与第一支撑部111的上表面接触，第二保护层122暴露于间隙20中，并且与第二支撑部112的下表面接触，从而使得振膜结构120感应部(对应于腔体10与间隙20的部分)与固定部(围绕感应部且对应于第一支撑部111与第二支撑部112的部分)的整体结构高度一致，均是由两层保护层夹持导电层的叠层结构。或者说第一导电层123具有相对的第一表面与第二表面，第一保护层121覆盖到该第一表面的边缘，第二保护层122覆盖到该第二表面的边缘，使得振膜结构为上下保护层全面夹持导电层的三叠层复合结构。
44.在一些具体实施例中，第一保护层121与第二保护层122均为第一导电层123的镀膜层，并且第一保护层121与第二保护层122的厚度均小于第一导电层123的厚度。其中，第一保护层121与第二保护层122的厚度均在100nm以内。第一保护层121与第二保护层122均为绝缘抗氧化层，例如包含氮化硅或者氧化硅，优选地，为氮化硅层或氧化硅层。第一导电层123为多晶硅层。然而本实用新型实施例不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一保护层121、第二保护层122以及第一导电层123的厚度、材料进行其他设置。
45.在一些优选实施例中，振膜结构120具至少一个有泄气孔30，各泄气孔30依次穿过第一保护层121、第一导电层123以及第二保护层122从而将腔体10与间隙20连通。
46.进一步的，背板130包括绝缘层131与第二导电层132，其中，绝缘层131与第二支撑部112接触；第二导电层132位于绝缘层131上，位置与腔体10对应。背板130具有至少一个通孔40，各通孔依次穿过第二导电层132与绝缘层131。在本实施例中，多个通孔40呈圆形阵列排布，绝缘层131为氮化硅层，第二导电层132为多晶硅层。在本实施例中，由于背板130与振膜结构120相对的表面均为绝缘层，使得第一导电层123与第二导电层132电隔离。当然，本领人员可以根据需要对背板130的材料与通孔40的排布、数量进行其他设置或者增加额外的防粘结构等。
47.该微机电结构还包括多个位于背板130上的焊盘140，用于分别和背板130、振膜结构120电连接。
48.在一些其他实施例中，振膜结构120还可以为仅包括第一导电层123与第一保护层121的双叠层结构；或者振膜结构120还可以为仅包括第一导电层123与第二保护层122的双叠层结构。
49.在另一些其他实施例中，背板130由单层导电层构成，且面向振膜结构120的第二保护层122。
50.图3示出了本实用新型第二实施例的微机电结构的截面图。
51.如图3所示，本实用新型第二实施例的微机电结构与第一实施例类似，可以参照图1与图2的描述，与第一实施例的不同之处在于，第一导电层123的第一表面和第二表面均具有中间部和边缘部，第一表面的中间部由第一保护层121覆盖，第一表面的边缘部由第一支撑部111覆盖，第二表面的中间部由第二保护层122覆盖，第二表面的边缘部由第二支撑部112覆盖。
52.本实用新型还提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。
53.本实用新型还提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。
54.本实用新型实施例通过将振膜结构设置为上下保护层夹持导电层的三叠层复合
结构，利用氮化硅保护层和/或氧化硅保护层对振膜结构的导电层进行保护，在不增加振膜结构导电层厚度、硬度的情况下就可以改善微机电结构抵御高温高湿环境的性能，同时最大程度保持了振膜结构导电层的形变能力，稳定了产品的灵敏度等性能。
55.进一步的，氧化硅、氮化硅与多晶硅的材料的容易结合，因此振膜结构中三个叠层彼此之间不易脱落。
56.在第一保护层与第二保护层分别覆盖至导电层的边缘时，在振膜结构中，无论是暴露在腔体与间隙的部分还是与第一支撑部和第二支撑部接触的部分均被保护层保护，还使得振膜结构的整体结构保持了高度的一致性，有助于提升振膜结构的应力一致性，进一步提升产品的灵敏度。与此同时，由于第一支撑部和第二支撑部分别与第一保护层和第二保护层接触，增加了在振膜结构的感应部与固定部衔接处的机械强度，有效改善了振膜结构在边缘处易破碎的问题，从而提升了产品的使用寿命。
57.与第一保护层覆盖至第一导电层的边缘相比，第一保护层仅覆盖第一表面的中间部的方案在制造过程中更加容易实现，降低了工艺复杂程度，进而降低了制造成本。同理，在第二保护层仅覆盖第二表面的中间部时，也可以降低工艺复杂程度，进而降低制造成本。
58.通过将振膜结构的上下保护层均设置为振膜结构导电层的镀膜层，增加了振膜结构的上下保护层与振膜结构导电层的形状一致性，进一步稳定了产品的灵敏度。
59.通过使振膜结构的上下保护层厚度均振膜结构导电层的厚度，更加有助于保持振膜结构导电层的形变能力，进一步稳定了产品的灵敏度。
60.本实用新型的方案仅需要对振膜结构的导电层附着上下表面的绝缘抗氧化层，其结构简单，镀膜工艺流程步骤简便，因此具有更高的可靠性和更低的成本。
61.因此，本实用新型提供的微机电结构、麦克风和终端可以大大提高产品的性能。
62.在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
63.以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。