一种MEMS结构

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种MEMS(MicroelectroMechanical Systems的简写，即微机电系统)结构。

背景技术

MEMS传声器(麦克风)主要包括电容式和压电式两种。MEMS压电传声器是利用微电子机械系统技术和压电薄膜技术制备的传声器，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压电传声器的发展。

针对相关技术中如何提高压电式MEMS结构的灵敏度问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中MEMS结构的灵敏度较低的问题，本申请提出一种MEMS结构，能够提高灵敏度。

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；

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，所述压电复合振动层具有位于衬底上方的第一区域和位于所述空腔上方的第二区域，在所述第一区域内凹槽从所述压电复合振动层的上表面延伸至所述压电复合振动层的下表面。

其中，从所述MEMS结构的俯视角度看，所述凹槽连续地周向环绕所述第二区域，并且所述凹槽包括多个周向均匀排列的折线槽或波浪线槽。

其中，从所述MEMS结构的俯视角度看，所述凹槽包括多个在圆周方向上均匀排列的径向槽。

其中，所述压电复合振动层包括：

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，形成在所述振动支撑层上方；

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，所述压电复合振动层包括：

第三电极层，形成在所述衬底上方；

第二压电层，形成在所述第三电极层上方；

第四电极层，形成在所述第二压电层上方；

第三压电层，形成在所述第四电极层上方；

第五电极层，形成在所述第三压电层上方。

在以上实施例的MEMS结构中，设置凹槽环绕第二区域，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。

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本申请的各个方面。需要强调的是，根据行业的标准实践，各个部件未按比例绘制，并且仅用于说明目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1示出了根据一些实施例的MEMS结构的剖面图；

图2示出了根据一些实施例的MEMS结构的立体图，其中，图1是图2的AA剖面示意图；

图3示出了根据一些实施例的MEMS结构的立体图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1和图2，示出了根据本申请的一个实施例的MEMS结构，其用于麦克风等传感器或其他执行器。以下将详细描述该MEMS结构。

MEMS结构包括具有空腔11的衬底10。衬底10包括硅或任何合适的硅基化合物或衍生物(例如硅晶片、SOI、SiO2/Si上的多晶硅)。

压电复合振动层20形成在衬底10上方并且覆盖空腔11。其中，压电复合振动层20具有位于衬底10上方的第一区域31和位于空腔11上方的第二区域32，在第一区域31内凹槽33从压电复合振动层20的上表面延伸至压电复合振动层20的下表面。

参见图2，在一些实施例中，从MEMS结构的俯视角度看，凹槽33连续地周向环绕第二区域32，并且凹槽33包括多个周向均匀排列的折线槽34或波浪线槽。参见图3，在一些实施例中，从MEMS结构的俯视角度看，凹槽33包括多个在圆周方向上均匀排列的径向槽35。基于这种结构的MEMS结构中的凹槽33，提高了MEMS结构的灵敏度。

以下将详细说明压电复合振动层20的结构。

参见图1，在压电复合振动层20为单晶片的实施例中，压电复合振动层20包括振动支撑层21、第一电极层22、第一压电层23和第二电极层24。其中，振动支撑层21形成在衬底10上方并且覆盖空腔11。第一电极层22形成在振动支撑层21上方。第一压电层23形成在第一电极层22上方。第二电极层24形成在第一压电层23上方。换句话说，凹槽33从第二电极层24的上表面延伸到振动支撑层21的下表面。第一压电层23可将施加的压力转换成电压，并且第一电极层22和第二电极层24可将所产生的电压传送至其他集成电路器件。

在压电复合振动层20为双晶片的实施例中(图中未示出)，第三电极层形成在衬底10上方。第二压电层形成在第三电极层上方。第四电极层形成在第二压电层上方。第三压电层形成在第四电极层上方。第五电极层形成在第三压电层上方。换句话说，凹槽33从第五电极层的上表面延伸至第三电极层的下表面。

在一些实施例中，振动支撑层21包括氮化硅(Si3N4)、氧化硅、单晶硅、多晶硅构成的单层或者多层复合膜结构或其他合适的支撑材料。第一压电层23包括氧化锌、氮化铝、有机压电膜、锆钛酸铅(PZT)、钙钛矿型压电膜或其他合适的材料。第一电极层22和第二电极层24包括铝、金、铂、钼、钛、铬以及它们组成的复合膜或其他合适的材料。

综上，本申请的上述技术方案的具有凹槽33的MEMS结构，在俯视角度看，该凹槽33连续地周向环绕第二区域32，或者凹槽33包括多个在圆周方向上均匀排列的径向槽35。这样的凹槽33有利于提高MEMS结构的灵敏度。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。