本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)，特別是一種mems傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前mems傳感器的許多設(shè)計，如麥克風(fēng)、壓力傳感器和慣性傳感器，都使用單個設(shè)備層和一個或多個犧牲層，釋放犧牲層后將允許設(shè)備層的移動，在不增加模具尺寸的情況下，單件設(shè)備層的設(shè)計在性能、魯棒性和感性方面接近限制，因此，對雙層或多層設(shè)備結(jié)構(gòu)的需求不斷增加。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，一個可能的工藝包括設(shè)備層的多外延生長，而化學(xué)氣相沉積(cvd)和二氧化硅蝕刻等其他過程則用于實(shí)現(xiàn)雙設(shè)備層，但設(shè)備層的多外延生長需要非常高的預(yù)算，并可能導(dǎo)致意想不到的影響，如翹曲等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種mems傳感器及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，它能夠允許設(shè)計多層設(shè)備，進(jìn)一步提高性能、可靠性、復(fù)雜性和模具尺寸。

2、本發(fā)明提供了一種mems傳感器，包括：

3、間隔設(shè)置的底電極層以及頂電極層，所述底電極層與所述頂電極層之間形成腔體；

4、設(shè)備層，收容于所述腔體內(nèi)，所述設(shè)備層包括若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊，所述可動質(zhì)量塊通過錨點(diǎn)支撐于所述底電極層上，所述可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成預(yù)設(shè)間隙，不同所述可動質(zhì)量塊所形成的所述預(yù)設(shè)間隙存在差異。

5、如上所述的一種mems傳感器，其中，優(yōu)選的是，若干所述可動質(zhì)量塊包括第一可動質(zhì)量塊、第二可動質(zhì)量塊以及第三可動質(zhì)量塊，所述第二可動質(zhì)量塊位于所述第一可動質(zhì)量塊以及第三可動質(zhì)量塊之間，所述第一可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成第一預(yù)設(shè)間隙，所述第二可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成第二預(yù)設(shè)間隙，所述第三可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成第三預(yù)設(shè)間隙，所述第一預(yù)設(shè)間隙、所述第二預(yù)設(shè)間隙以及所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值存在差異。

6、如上所述的一種mems傳感器，其中，優(yōu)選的是，所述第一預(yù)設(shè)間隙的高度值、所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值以及所述第二預(yù)設(shè)間隙的高度值依次增加。

7、如上所述的一種mems傳感器，其中，優(yōu)選的是，所述第一預(yù)設(shè)間隙的高度值與所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值相同，所述第二預(yù)設(shè)間隙的高度值大于所述第一預(yù)設(shè)間隙以及所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值。

8、如上所述的一種mems傳感器，其中，優(yōu)選的是，所述第一可動質(zhì)量塊以及所述第三可動質(zhì)量塊的底部連接有一個錨點(diǎn)，所述第二可動質(zhì)量塊的底部連接有兩個錨點(diǎn)。

9、如上所述的一種mems傳感器，其中，優(yōu)選的是，所述頂電極層上形成有若干開口，若干所述開口沿所述頂電極層的徑向間隔分布。

10、第二方面，本發(fā)明還提供了一種mems傳感器的制備方法，用于制備前述的mems傳感器，包括以下步驟：

11、步驟s1：自下而上依次形成底電極層、犧牲層、設(shè)備層以及頂電極層；

12、步驟s2：刻蝕所述設(shè)備層，以形成若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊；

13、步驟s3：釋放所述設(shè)備層內(nèi)的犧牲層。

14、如上所述的一種mems傳感器的制備方法，其中，優(yōu)選的是，所述步驟s1中，包括：

15、步驟101：形成底電極層；

16、步驟102：于所述底電極層上形成犧牲層，并于所述犧牲層的頂面刻蝕形成階梯界面以及若干凹槽；

17、步驟103：于所述犧牲層上形成設(shè)備層，所述設(shè)備層的可動質(zhì)量塊層疊于所述階梯界面上，所述設(shè)備層的錨點(diǎn)形成于所述凹槽內(nèi)；

18、步驟104：形成所述頂電極層，并于所述頂電極層上形成若干開口。

19、如上所述的一種mems傳感器的制備方法，其中，優(yōu)選的是，所述步驟s2中，通過drie工藝刻蝕所述設(shè)備層，以形成若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊。

20、如上所述的一種mems傳感器的制備方法，其中，優(yōu)選的是，所述設(shè)備層的材質(zhì)為鈦酸鋯鉛、氮化鋁、鈦酸鋇或以上材料的混合物。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將設(shè)備層設(shè)為若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊，不同所述可動質(zhì)量塊所形成的所述預(yù)設(shè)間隙存在差異，從而形成差分輸出的電信號，此結(jié)構(gòu)允許更大的設(shè)計靈活性，并對傳感器提供了更高的靈敏度和更大的驅(qū)動力，也可以實(shí)現(xiàn)模具尺寸的縮小，同時實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計，具有更高的精度和小型化。

技術(shù)特征：

1.一種mems傳感器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems傳感器，其特征在于：若干所述可動質(zhì)量塊包括第一可動質(zhì)量塊、第二可動質(zhì)量塊以及第三可動質(zhì)量塊，所述第二可動質(zhì)量塊位于所述第一可動質(zhì)量塊以及第三可動質(zhì)量塊之間，所述第一可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成第一預(yù)設(shè)間隙，所述第二可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成第二預(yù)設(shè)間隙，所述第三可動質(zhì)量塊與所述頂電極層之間形成第三預(yù)設(shè)間隙，所述第一預(yù)設(shè)間隙、所述第二預(yù)設(shè)間隙以及所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值存在差異。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的mems傳感器，其特征在于：所述第一預(yù)設(shè)間隙的高度值、所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值以及所述第二預(yù)設(shè)間隙的高度值依次增加。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的mems傳感器，其特征在于：所述第一預(yù)設(shè)間隙的高度值與所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值相同，所述第二預(yù)設(shè)間隙的高度值大于所述第一預(yù)設(shè)間隙以及所述第三預(yù)設(shè)間隙的高度值。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的mems傳感器，其特征在于：所述第一可動質(zhì)量塊以及所述第三可動質(zhì)量塊的底部連接有一個錨點(diǎn)，所述第二可動質(zhì)量塊的底部連接有兩個錨點(diǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems傳感器，其特征在于：所述頂電極層上形成有若干開口，若干所述開口沿所述頂電極層的徑向間隔分布。

7.一種mems傳感器的制備方法，用于制備權(quán)利要求1-6任一項所述的mems傳感器，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟s2中，通過drie工藝刻蝕所述設(shè)備層，以形成若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的mems傳感器的制備方法，其特征在于：所述設(shè)備層的材質(zhì)為鈦酸鋯鉛、氮化鋁、鈦酸鋇或以上材料的混合物。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種MEMS傳感器及其制備方法，MEMS傳感器包括：間隔設(shè)置的底電極層以及頂電極層，底電極層與頂電極層之間形成腔體；設(shè)備層，收容于腔體內(nèi)，設(shè)備層包括若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊，可動質(zhì)量塊通過錨點(diǎn)支撐于底電極層上，可動質(zhì)量塊與頂電極層之間形成預(yù)設(shè)間隙，不同可動質(zhì)量塊所形成的預(yù)設(shè)間隙存在差異。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將設(shè)備層設(shè)為若干間隔設(shè)置的可動質(zhì)量塊，不同可動質(zhì)量塊所形成的預(yù)設(shè)間隙存在差異，從而形成差分輸出的電信號，此結(jié)構(gòu)允許更大的設(shè)計靈活性，并對傳感器提供了更高的靈敏度和更大的驅(qū)動力，也可以實(shí)現(xiàn)模具尺寸的縮小，同時實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計，具有更高的精度和小型化。

技術(shù)研發(fā)人員：潘在祥,陳秋玉,黎家健,鐘浩明,占瞻
受保護(hù)的技術(shù)使用者：瑞聲科技（新加坡）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28