一种MEMS扬声器及其制造方法、电子装置与流程

本发明涉及半导体，具体而言涉及一种mems扬声器及其制造方法、电子装置。

背景技术：

1、扬声器是mems器件当中的重要一类，在音频领域当中占有非常重要的地位。与传统的动圈动铁扬声器相比，mems扬声器在全频率(20hz-20khz)的声压级表现要更为优异，其主要包括压电型、静电型、电磁型、热声型等，而压电型mems扬声器又因为体积小，响应速度快，压电驱动功耗低等优势，被广泛应用在手机、蓝牙耳机等行业当中。

2、目前，制作扬声器所使用的压电材料多为zno(氧化锌)、aln(氮化铝)和pzt(钛酸锆铅)。zno是最早应用在扬声器领域的压电材料，但其功耗过高，化学稳定性较差；aln由于其较好的化学稳定性和更低的功耗逐渐成为了主流，但由于其压电系数较低，在低频下的声压级(spl)表现不够好；pzt由于具有极高的压电系数，能在一定程度上提高扬声器在低频下的声压级，但是由于工艺限制，无法做厚来降低谐振频率，提升的声压级也有限，并且pzt压电材料由于含有铅元素而与一般产线不兼容。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、针对目前存在的问题，本发明实施例一方面提供一种mems扬声器的制造方法，包括：

3、提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相对的第一表面和第二表面，所述半导体衬底的所述第一表面上依次形成有振膜层、绝缘层和第一电极层；

4、在所述第一电极层上形成铌酸锂压电层；

5、在所述铌酸锂压电层上形成第二电极层；

6、刻蚀所述铌酸锂压电层、所述第一电极层、所述绝缘层和所述振膜层，以形成悬臂梁结构，所述悬臂梁结构包括固定端和自由端；

7、从所述半导体衬底的第二表面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成空腔。

8、示例性地，所述在所述第一电极层上形成铌酸锂压电层，包括：

9、提供铌酸锂基片，所述铌酸锂基片包括相对的第一表面和第二表面；

10、在所述铌酸锂基片的第一表面形成键合层；

11、将所述键合层与所述第一电极层进行键合；

12、从所述铌酸锂基片的第二表面对所述铌酸锂基片进行减薄，以得到预设厚度的铌酸锂压电层。

13、示例性地，所述从所述铌酸锂基片的第二表面对所述铌酸锂基片进行减薄，包括：

14、通过机械磨削工艺对所述铌酸锂基片进行减薄。

15、示例性地，所述从所述铌酸锂基片的第二表面对所述铌酸锂基片进行减薄，包括：

16、在所述铌酸锂基片的第一表面形成键合层之前，对所述铌酸锂基片的第一表面进行离子注入，将所述铌酸锂基片划分为注入层和非注入层；

17、对所述铌酸锂基片进行热处理，从而将所述非注入层从所述铌酸锂基片中剥离。

18、示例性地，所述离子注入所注入的离子包括氦离子。

19、示例性地，所述方法还包括对减薄后的所述铌酸锂基片进行化学机械研磨。

20、示例性地，在所述第一电极层上形成铌酸锂压电层之后，在所述铌酸锂压电层上形成第二电极层之前，还包括：

21、刻蚀所述铌酸锂压电层，以形成露出所述第一电极层的开口，所述第二电极层通过所述开口连接所述第一电极层；

22、在形成所述第二电极层之后，所述方法还包括：刻蚀所述第二电极层，以形成顶电极，并在所述开口处形成底电极引出结构。

23、示例性地，所述半导体衬底与所述振膜层之间形成有牺牲层，在形成所述空腔之后，所述方法还包括：

24、采用湿法刻蚀工艺释放所述牺牲层。

25、本发明实施例第二方面提供一种mems扬声器，所述mems扬声器采用如上所述的方法制成。

26、本发明实施例第三方面提供一种电子装置，所述电子装置包括如上所述的mems扬声器。

27、根据本发明所提供的mems扬声器及其制造方法，使用铌酸锂薄膜作为mems扬声器的压电层，其压电系数高，能够形成厚膜，因而使得mems具有更高的声压级；并且铌酸锂压电层的制作工艺简单，与一般工艺产线兼容。

技术特征：

1.一种mems扬声器的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述第一电极层上形成铌酸锂压电层，包括：

3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述从所述铌酸锂基片的第二表面对所述铌酸锂基片进行减薄，包括：

4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述离子注入所注入的离子包括氦离子。

5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述从所述铌酸锂基片的第二表面对所述铌酸锂基片进行减薄，包括：

6.如权利要求2-5中任一项所述的制造方法，其特征在于，还包括对减薄后的所述铌酸锂基片进行化学机械研磨。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述第一电极层上形成铌酸锂压电层之后，在所述铌酸锂压电层上形成第二电极层之前，还包括：

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底与所述振膜层之间形成有牺牲层，在形成所述空腔之后，所述方法还包括：

9.一种mems扬声器，其特征在于，所述mems扬声器采用权利要求1-8中任一项所述的方法制成。

10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求9所述的mems扬声器。

技术总结
一种MEMS扬声器及其制造方法、电子装置，该方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括相对的第一表面和第二表面，所述半导体衬底的所述第一表面上依次形成有振膜层、绝缘层和第一电极层；在所述第一电极层上形成铌酸锂压电层；在所述铌酸锂压电层上形成第二电极层；刻蚀所述铌酸锂压电层、所述第一电极层、所述绝缘层和所述振膜层，以形成悬臂梁结构，所述悬臂梁结构包括固定端和自由端；从所述半导体衬底的第二表面对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成空腔。采用铌酸锂作为压电层能够提高MEMS扬声器的声压级。

技术研发人员：刘灿,陈达
受保护的技术使用者：中芯集成电路（宁波）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18