本發(fā)明涉及mems傳感器的，尤其涉及一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的mems傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，mems(micro-electro-mechanical?system，微電子機械系統(tǒng))技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，mems器件在結(jié)構(gòu)上具有尺寸小、厚度薄等特點，產(chǎn)品可批量生產(chǎn)，全自動化組裝具有成本優(yōu)勢，很多宏觀上的大尺寸的傳感器、執(zhí)行器都轉(zhuǎn)向mems結(jié)構(gòu)。

2、目前對于微米級mems傳感器的制備通常是基于鐃鈸結(jié)構(gòu)制備形成。這種工藝雖然可以解決圓膜結(jié)構(gòu)位移小的劣勢，又避免懸臂梁結(jié)構(gòu)由于狹縫多導(dǎo)致的低頻性能低的情況，但是鐃鈸結(jié)構(gòu)由于自身比例問題，橫向尺寸較小，在mems傳感器微加工的工藝步驟非常復(fù)雜，光刻及刻蝕誤差的工藝難度很大，這會導(dǎo)致上端蓋和下端蓋無法對齊，使得mems傳感器的性能下降，良率低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的mems傳感器及其制備方法，以利用微米級的半鐃鈸結(jié)構(gòu)，并將微米級的半鐃鈸結(jié)構(gòu)應(yīng)用于mems傳感器，極大簡化了工藝步驟，降低了工藝難度，提高了mems傳感器的生產(chǎn)良率。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的mems傳感器的制備方法，包括：

3、提供基底；

4、在基底一側(cè)形成第一結(jié)構(gòu)層，第一結(jié)構(gòu)層包括端蓋層，端蓋層包括第一水平部、傾斜部和第二水平部，傾斜部兩端分別與第一水平部和第二水平部一體連接，第一水平部位于基底上，第二水平部與第一水平部平行，且位于第一水平部遠(yuǎn)離基底一側(cè)，基底和端蓋層之間存在第一間隙；

5、在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層；下電極層與端蓋層之間存在第二間隙。

6、可選的，在基底一側(cè)表面形成第一結(jié)構(gòu)層，包括：

7、在基底一側(cè)表面沉積形成第一氧化硅層；

8、圖案化刻蝕第一氧化硅層，以形成第一氧化硅層朝向基底凹陷的第一犧牲層；

9、在第一犧牲層遠(yuǎn)離基底一側(cè)表面沉積形成端蓋層。

10、可選的，在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之前，還包括：

11、在端蓋層遠(yuǎn)離基底一側(cè)表面沉積形成第二氧化硅層；

12、對第二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，以形成第二犧牲層。

13、可選的，在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層，包括：

14、在端蓋層和第二犧牲層遠(yuǎn)離基底一側(cè)表面形成下電極層；

15、圖案化刻蝕下電極層和端蓋層，以使下電極層邊緣與端蓋層邊緣重合；

16、在下電極層遠(yuǎn)離基底一側(cè)表面形成壓電層和第二金屬層；

17、圖案化刻蝕第二金屬層，形成上電極層，上電極層邊緣與端蓋層邊緣重合；

18、去除第二犧牲層和第一犧牲層，以形成第一間隙和第二間隙。

19、可選的，去除第二犧牲層和第一犧牲層，以形成第一間隙和第二間隙之前，還包括：

20、刻蝕形成第一釋放槽，第一釋放槽貫穿壓電層，以暴露第一犧牲層；

21、刻蝕形成第二釋放槽，第二釋放槽依次貫穿上電極層、壓電層、下電極層，直至暴露第二犧牲層。

22、可選的，去除第二犧牲層和第一犧牲層，以形成第一間隙和第二間隙，包括：

23、通過第一釋放槽，刻蝕去除部分第一犧牲層，以使基底和端蓋層之間形成第一間隙；

24、通過第二釋放槽，刻蝕去除第二犧牲層，以使端蓋層和下電極層之間形成第二間隙。

25、可選的，在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之后，還包括：

26、在上電極層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)表面沉積形成保護(hù)層。

27、可選的，在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之后，還包括：

28、在端蓋層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)表面沉積形成硅酸乙酯層；

29、圖案化刻蝕硅酸乙酯層，形成密封層。

30、可選的，在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之后，還包括：

31、刻蝕壓電層，以暴露出部分下電極層；

32、在部分上電極層和暴露出的部分下電極層上形成兩個電極引線焊盤。

33、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的mems傳感器，包括基底和位于基底一側(cè)表面方向陣列排布的多個半鐃鈸結(jié)構(gòu)，半鐃鈸結(jié)構(gòu)包括沿垂直方向依次設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)層、下電極層、壓電層和上電極層；

34、第一結(jié)構(gòu)層包括第一犧牲層和端蓋層，端蓋層包括第一水平部、傾斜部和第二水平部，傾斜部兩端分別與第一水平部和第二水平部一體連接，第一水平部位于基底上；第二水平部與第一水平部平行，且位于第一水平部遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)，基底和端蓋層之間存在第一間隙；下電極層與端蓋層之間存在第二間隙。

35、本發(fā)明的技術(shù)方案，通過提供基底；在基底一側(cè)形成第一結(jié)構(gòu)層，第一結(jié)構(gòu)層包括端蓋層，端蓋層包括第一水平部、傾斜部和第二水平部，傾斜部兩端分別與第一水平部和第二水平部一體連接，第一水平部位于基底上，第二水平部與第一水平部平行，且位于第一水平部遠(yuǎn)離基底一側(cè)，基底和端蓋層之間存在第一間隙；在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層；下電極層與端蓋層之間存在第二間隙。通過上述方法，利用微米級的半鐃鈸結(jié)構(gòu)，并將微米級的半鐃鈸結(jié)構(gòu)應(yīng)用于mems傳感器，極大簡化了工藝步驟，降低了工藝難度，提高了mems傳感器的生產(chǎn)良率，同時提高了mems傳感器在電壓作用下的體積位移量。

36、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的mems傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述基底一側(cè)表面形成第一結(jié)構(gòu)層，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之前，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，去除所述第二犧牲層和所述第一犧牲層，以形成所述第一間隙和所述第二間隙之前，還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，去除所述第二犧牲層和部分所述第一犧牲層，以形成所述第一間隙和所述第二間隙，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之后，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之后，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離所述基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層之后，還包括：

10.一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的mems傳感器，其特征在于，包括基底和位于所述基底一側(cè)表面方向陣列排布的多個半鐃鈸結(jié)構(gòu)，所述半鐃鈸結(jié)構(gòu)包括沿垂直方向依次設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)層、下電極層、壓電層和上電極層；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于半鐃鈸結(jié)構(gòu)的MEMS傳感器及其制備方法，制備方法包括：提供基底；在基底一側(cè)形成第一結(jié)構(gòu)層，第一結(jié)構(gòu)層包括端蓋層，端蓋層包括第一水平部、傾斜部和第二水平部，傾斜部兩端分別與第一水平部和第二水平部一體連接，第一水平部位于基底上，第二水平部與第一水平部平行，且位于第一水平部遠(yuǎn)離基底一側(cè)，基底和端蓋層之間存在第一間隙；在第一結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離基底一側(cè)依次形成下電極層、壓電層和上電極層；下電極層與端蓋層之間存在第二間隙。通過上述方法，簡化了微米級MEMS傳感器的制備流程，提高了MEMS傳感器的生產(chǎn)良率和生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：孫成亮,胡博豪,楊超翔,蔡耀,國世上,孫博文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢敏聲新技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/21