CN103922269A - Mems器件、mems器件的系统、制作mems器件的方法 - Google Patents

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Abstract

MEMS器件、MEMS器件的系统、制作MEMS器件的方法。一种MEMS器件、制作MEMS器件的方法和MEMS器件的系统被示出。在一个实施例中，MEMS器件包括第一聚合物层，设置在第一聚合物层上的MEMS衬底和由MEMS衬底支撑的MEMS结构。该MEMS器件进一步包括在MEMS衬底中设置的第一开口和在第一聚合物层中设置的第二开口。

Description

MEMS器件、MEMS器件的系统、制作MEMS器件的方法
技术领域
本发明总体上涉及用于制造微机电系统（MEMS）器件的系统和方法。
背景技术
在过去几年，对较小电子形状因子和功率消耗以及提高的性能的要求已经推动了MEMS器件的集成。特别地，因为电子器件例如诸如移动电话、膝上型电脑、和平板电脑变得越来越小，MEMS扩音器可以变得越来越小。
在MEMS扩音器的性能方面的特征是MEMS器件自身的尺寸和在制造工艺期间生成的MEMS扩音器中的应力。
发明内容
根据本发明的实施例，一种MEMS器件包括第一聚合物层，设置在第一聚合物层上的MEMS衬底和由MEMS衬底支撑的MEMS结构。MEMS衬底进一步包括在MEMS衬底中设置的第一开口和在第一聚合物层中设置的第二开口。
根据本发明的另一实施例，一种系统包括载体，在载体中设置的孔，在孔上设置的MEMS器件和覆盖MEMS器件的帽，其中MEMS器件包括在第一聚合物层中的穿孔，穿孔覆盖在孔上。
根据本发明的实施例，系统包括载体，设置在载体上的MEMS器件，MEMS器件包括第一聚合物层和覆盖MEMS器件的帽，该帽包括孔。
根据本发明的实施例，一种用于制造MEMS器件的方法包括形成由衬底支撑的MEMS结构，在衬底上形成聚合物层，利用第一光线使聚合物层曝光于第一图案并且利用第二光线使聚合物层曝光于第二图案。
附图说明
为了更完全地理解本发明及其优点，现在参照下面结合附图进行的描述，在附图中：
图1示出制造MEMS器件的流程图的实施例；
图2a-2h示出在制造工艺的不同阶段中的MEMS器件的实施例；
图3a示出MEMS器件的实施例；
图3b示出被封装的MEMS器件的实施例；
图4a示出MEMS器件的又一实施例；
图4b示出被封装的MEMS器件的又一实施例；
图5a示出MEMS器件的另一实施例；
图5b示出被封装的MEMS器件的另一实施例；
图6a示出MEMS器件的再一实施例；
图6b示出被封装的MEMS器件的再一实施例；
图7a和7b示出MEMS器件的实施例的截面图；和
图8a-8c示出MEMS器件的另一实施例的截面图。
具体实施方式
当前优选实施例的形成和使用在下面被详细地讨论。然而，应该领会到本发明提供了可在很多种特定情况下具体实施的许多适用的发明构思。被讨论的特定实施例仅仅是形成和使用本发明的特定方式的例证，并且不会限制本发明的范围。
本发明将关于在特定情况下的实施例（即硅扩音器）被描述。然而，本发明也可以被应用到其它扩音器或者MEMS器件。
MEMS器件功能（例如通风通道或背部体积（back volume））已经被实施在MEMS器件的衬底或者密封材料中。在衬底和密封材料中制造和放置这些功能提供对这些功能的位置和布置的某些限制。
本发明的实施例提供在MEMS器件中的聚合物层，使得某些MEMS功能可以被实现在该聚合物层中。本发明的实施例的优点是在MEMS器件对比传统MEMS器件中在布置功能方面的较高程度的灵活性。其它优点可能是蚀刻工艺时间的减少和/或应力的消除或减少。
图1示出MEMS制造工艺100的流程图的实施例。在第一步骤110中，MEMS堆叠被形成在衬底（通常是晶片）中或在所述衬底上。MEMS堆叠被形成在衬底的第一主表面中或在衬底的第一主表面上。MEMS堆叠包括膜片（例如，第一电极），背板（例如，第二电极）以及在膜片和背板之间的牺牲层。在一个实施例中，MEMS堆叠包括作为顶层的膜片。可替代地，MEMS堆叠包括作为该层的顶层的背板。虽然使用了术语“堆叠”，应该理解MEMS堆叠可以包括单一层。
MEMS堆叠是MEMS器件的一部分。MEMS器件可以是扩音器或者硅扩音器。可替代地，MEMS器件可以包括变换器。变换器可以是传感器，例如压力传感器、加速计、或RF MEMS。MEMS器件可以是独立器件或者可替代地可以包括另外的器件，例如集成电路（IC）。集成电路可以包括前置放大器和输入/输出端子。而且，集成电路（IC）可以包括A/D转换器或者晶体管等。
衬底可以包括半导体材料（例如硅或锗）或者化合物半导体，例如SiGe、GaAs、InP、GaN或SiC。可替代地，衬底可以包括有机材料，例如玻璃或陶瓷。衬底（包括MEMS堆叠）可以包括600μm至700μm的标准厚度。
在下一步骤120中，衬底被放置或者安装在支撑载体上。可以以其顶表面在支撑载体上来放置衬底。支撑载体可以保护MEMS堆叠。支撑载体可以包括支撑衬底和粘接层。粘接层移动进入并且填充MEMS堆叠之间的间隙。支撑衬底可以是玻璃或者UV带并且粘接层可以是蜡或者另外的粘接材料。
在步骤130中，然后衬底被减薄到约100μm至约150的厚度，到约100μm至约200μm的厚度或者到约100μm至约300的厚度。衬底110的减薄可以利用研磨装置或者研磨膜来实施。衬底的减薄可以从衬底的底表面或者第二主表面来实施。
在下一个步骤140中，MEMS晶片被倒置并且聚合物层被形成在衬底的第二主表面上。聚合物膜可以是光可构造聚合物膜。在一个实施例中，聚合物膜可以是环氧基负性光致抗蚀剂。例如，聚合物膜可以是SU-8抗蚀剂。SU-8抗蚀剂包括化学放大型环氧基负性抗蚀剂，其对于近UV（例如，365nm）辐射是光学透明的和光可成像的。已固化的SU-8抗蚀剂膜或者微结构是非常抗溶剂、酸和碱的并且具有极好的热和机械稳定性。聚合物膜可以被沉积或旋涂在衬底的背面上。聚合物膜可以包括约50μm至约100μm的厚度，约100μm至约200μm的厚度或者到约50μm至约300μm的厚度。
在步骤150中利用第一图案来构造聚合物层。聚合物膜通过第一光刻掩模被曝光到来自第一光源的第一光线。第一光刻掩模可以包括第一图案。第一光刻掩模的第一图案反映了（image）在聚合物层中的第一图案。在聚合物层中的第一图案包括以圆形布置的多个小开口。可替代地，该多个小开口以椭圆形、矩形、方形或者其它合适的几何形式被布置。小开口可以是小的圆形开口。第一光源可以发射具有第一波长的第一光线。第一波长可以是313nm。
图2a示出MEMS晶片200（例如，具有聚合物层220、减薄的衬底230和MEMS结构240的MEMS器件）的一部分和第一光刻掩模210。第一光刻掩模的图案可以包括以圆形218布置的小的圆形结构215。如果聚合物层220是负性光致抗蚀剂聚合物层，在光刻掩模210中的小的圆形结构215对第一光线是不透明的。图2b示出光刻掩模210的顶表面。
选择第一光线的第一波长使得其在聚合物层220的顶部区域222中基本上或者完全被吸收。第一光线不会穿透聚合物层220的其余部分（例如，中间区域和较低区域）224。曝光在聚合物层220的顶部区域222中形成第一图案。例如，负性聚合物层220包括顶表面中未曝光的小部分和顶表面中已曝光的大部分。
在步骤160中，聚合物膜以第二图案被构造。聚合物膜通过第二光刻掩模被曝光到来自第二光源的第二光线。第二光刻掩模可以包括第二图案。第二图案可以包括大的结构，例如，大的圆形。可替代地，该大的结构可以是椭圆形、矩形、方形或者包括另外合适的几何形式。该大的结构可以比第一图案的圆形结构更大。第二光源可以发射具有第二波长的第二光线。第二波长可以是365nm。
图2c示出MEMS晶片200（例如，具有聚合物层220、减薄的衬底230和MEMS结构240的MEMS器件）的一部分和第二光刻掩模250。第二光刻掩模250的图案包括大的圆形结构255。如果聚合物层220是负性光致抗蚀剂聚合物层，第二光刻掩模250中的大的结构255对第二光线是不透明的。图2d示出光刻掩模250的顶表面。
选择第二光线的第二波长使得其穿透聚合物层220的整个高度（区域222和224）并且不只是顶部区域222。曝光在聚合物层220的区域229中形成第二图案。例如，负性聚合物层220包括未曝光的大部分229。
在一个实施例中，第一光线可以具有比第二光线更低的波长。第一光线可以是在聚合物层220的顶部区域222中并且不是在聚合物层220的整个高度上被吸收的光线。第二光线可以是在聚合物层220的整个高度上（222和224）并且不只是在聚合物层220的顶部区域224中被吸收的光线。用于第一图案的曝光的第一光线可以是高吸收和低到达的并且用于曝光第二图案的第二光线是低吸收和深到达的。
然后在步骤170中显影并且烘焙聚合物膜。显影聚合物层在聚合物层220的顶部区域222处留下小的开口228并且在聚合物层220的较低和中部区域224中留下大的开口229。图2e和2f示出MEMS晶片上的聚合物层的截面图和底视图。
在步骤180中衬底被蚀刻。可以应用定向的或各向异性的蚀刻来蚀刻衬底。可以利用干法蚀刻或者湿法蚀刻来各向异性地蚀刻衬底。例如，可以利用深RIE来蚀刻衬底。开口被形成在衬底中。这在图2g中示出。可选地，在衬底中的开口可通过应用各向同性蚀刻被加宽。可以利用干法蚀刻或者湿法蚀刻来各向同性地蚀刻衬底。例如，可以利用氢氧化钾（KOH）或者氢氧化四甲铵（TMAH）来蚀刻衬底。图2h示出在应用各向同性蚀刻之后的MEMS晶片的一部分。在一个实施例中衬底被各向同性地一直向下蚀刻到MEMS堆叠240。
在步骤190中膜片被释放。在膜片被释放之前去除支撑载体。通过将支撑载体与衬底拉开或拆开来从衬底去除支撑载体。通过去除在膜片和背板之间的牺牲层来释放膜片。例如通过利用基于HF的试剂湿法化学或气相选择性蚀刻牺牲氧化物来释放膜片。膜片被释放使得间隔物保留在膜片和背板之间。间隔物可以为膜片和背板提供支撑。
最后，在步骤195中，MEMS晶片被切割成单个MEMS器件。MEMS晶片可以被放置在切块箔上（例如，以第二主表面在切块箔上）并且被切割使得单个MEMS器件互相分离。
图3a示出MEMS器件300的实施例并且图3b示出集成MEMS系统或者被封装的MEMS器件350。
MEMS器件300包括MEMS结构（例如，MEMS堆叠）310、衬底320、和聚合物层330。衬底320可以包括半导体材料（例如硅或锗）或者化合物半导体（例如SiGe、GaAs、InP、GaN或SiC）。可替代地，衬底320可以包括有机材料，例如玻璃或陶瓷。衬底320可以包括100μm至150μm、100μm至200μm或者100μm至300μm的厚度。
MEMS结构310可以被设置在衬底320的第一主表面上。MEMS结构610可以是MEMS堆叠。MEMS结构310可以包括用于感测实验信号（empirical signal）的结构。例如，MEMS堆叠310包括膜片311、背板312和在膜片311和背板313之间的间隔物313。在一个实施例中，MEMS堆叠310包括作为顶层的背板311。可替代地，MEMS堆叠310包括作为顶层的背板。MEMS堆叠310可以包括其它的或者另外的材料层。
聚合物膜330可以是光可构造的聚合物膜。在一个实施例中，聚合物膜330可以是环氧基负性光致抗蚀剂。例如，聚合物膜330可以是SU-8抗蚀剂。SU-8抗蚀剂包括化学放大型环氧基负性抗蚀剂，其对于近UV（例如，365nm）辐射是光学透明的和光可成像的。已固化的SU-8抗蚀剂膜或者微结构是非常抗溶剂、酸和碱的并且具有极好的热和机械稳定性。聚合物膜330可以包括约50μm至约100μm的厚度，约100μm至约200μm的厚度或者到约50μm至约300μm的厚度。
衬底320包括开口、腔或者室325并且聚合物层330包括开口、腔或者室335。衬底320可以包括邻接MEMS结构310的一个开口325或者可以包括邻接MEMS结构310的多个开口。开口325可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，例如矩形或方形。聚合物层330可以包括邻接开口325的开口335。开口335可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，例如矩形或方形。在各种实施例中，开口335比开口325更大。在其它实施例中，开口335比开口325更小或者与开口325相同。在一些实施例中，开口335可以包括约0.5mm至约1.5mm的直径并且开口325可以包括约50μm至约100μm的直径。开口335可以被布置在衬底320和聚合物层330之间的界面（例如，顶表面）处。
聚合物层330可以进一步包括在底表面中的小的开口337。小的开口337与在该区域中的聚合物层330的剩余部分一起可以形成保护区域338。保护区域338可以包括穿孔的聚合物层区域。例如，保护区域338被配置为保护MEMS结构310免遭入射粒子340影响。
在各种实施例中小的开口337和室325，335形成低通滤波器。开口337可以代表电阻性声学元件并且室325和335可以代表声学电容性元件。它们一起形成声学RC低通滤波器。RC低通滤波器可以被用来将超声失真信号滤波或者阻尼例如由封装的声音端口生成的声谐振。
图3b的实施例示出系统，模块或者被封装的MEMS器件350。所述系统或者被封装的MEMS器件350包括部件载体360、孔365、集成电路（IC）370，MEMS器件300和帽、盖子、外壳、套或密封物380。部件载体360可以是陶瓷、叠片或印刷电路板（PCB）。孔365可以是声音端口或者被配置为接收输入信号的其它端口。输入信号可以是实验信号，例如声音。IC 370可以是独立器件或者是被配置为提供单一功能或者多个功能的集成电路。例如，IC 370可以是A/D转换器。替代地，IC 370可以是控制器。
帽380可以是模塑料、叠片或套，例如金属盖套或塑料盖套。帽380可以部分地覆盖，围住或者密封部件载体380并且完全地密封MEMS器件300和IC 370。帽380可以完全地或者部分地覆盖线和/或导电线夹，其将IC 370连接到部件载体360和MEMS器件300。
帽380可以包括热固性材料，例如环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨基甲酸酯（polyurethane）或者聚丙烯酸酯（polyacryliate）化合物、或者金属。可替代地，帽380可以包括热塑性材料，例如聚砜、聚苯硫醚(Polyphenylen sulfide)、或者聚醚酰亚胺。在一个实施例中，帽材料可以是叠片，例如半固化片（prepreg）。
在一个实施例中MEMS器件300被放置在孔365上使得聚合物层330的保护区域338被直接设置在孔365上面。在一个实施例中保护区域338包括疏水区域或者防水区域。可替代地，保护区域338包括疏油区域或者防油区域。在一个实施例中保护区域338是防水和防油区域。
图4a示出MEMS器件400的实施例并且图4b示出集成MEMS系统或者被封装的MEMS器件450。
MEMS器件400包括MEMS结构（例如，MEMS堆叠）410、衬底420、和聚合物层430。MEMS器件400可以包括与MEMS器件300的实施例相似的或者相同的元件、材料和尺寸。
衬底420包括开口、腔或者室425并且聚合物层430包括开口，腔或室435。衬底420可以包括邻接MEMS结构410的一个开口425或者可以包括邻接MEMS结构410的多个开口。开口425，435可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，例如矩形或方形。开口435可以邻接开口425。在各种实施例中开口435可以比开口425更大。在其它实施例中开口435可以比开口425更小或者与开口425相同。在一些实施例中开口435可以包括约0.5mm至约1.5mm的直径并且开口425可以包括约50μm至约100μm的直径。开口435可以被设置在衬底420和聚合物层430之间的界面（例如，顶表面）处。
聚合物层430可以进一步包括在底表面中的小的开口437。小的开口437与在这个区域中的聚合物层430的剩余部分一起可以形成保护区域438。保护区域438可以包括穿孔的聚合物层区域。例如，保护区域438被配置为保护MEMS结构410免遭入射粒子440影响。聚合物层430可以包括间隔物431。间隔物431可以包括约50μm至约200μm的宽度。
图4b的实施例示出系统，模块或者被封装的MEMS器件450。所述系统或者被封装的MEMS器件450包括部件载体460、孔465、集成电路（IC）470、MEMS器件400和帽，盖子、外壳、套或密封物480。被封装的MEMS器件450可以包括与MEMS器件350的实施例相似的或者相同的元件，材料和尺寸。在一个实施例中MEMS器件400被放置在孔465上使得聚合物层430的保护区域438通过间隔物431与孔465的顶表面隔开。
图5a示出MEMS器件500的实施例并且图5b示出集成MEMS系统或者被封装的MEMS器件550。
MEMS器件500包括MEMS结构（例如，MEMS堆叠）510、衬底520、和聚合物层530。MEMS器件500可以包括与MEMS器件300或400的实施例相似或者相同的元件、材料和尺寸。
衬底520包括开口、腔或室525，第一聚合物层530包括第一开口、第一腔或第一室535并且第二聚合物层540包括第二开口、第二腔或第二室545。衬底520可以包括邻接MEMS结构510的一个开口525或者可以包括邻接MEMS结构510的多个开口。开口525，535，545可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，包括矩形或方形。
第一聚合物层530可以包括邻接开口525的第一开口535。在各种实施例中第一开口535比开口525更大。在其它实施例中第一开口535比开口525更小或者与开口525相同。第一开口535可以包括约0.5mm至约1.5mm的直径并且开口525可以包括约50μm至约100μm的直径。第一开口535可以被布置在衬底520和第一聚合物层530之间的界面（例如，顶表面）处。
第一聚合物层530可以进一步包括在底表面中的小的第一开口537。小的第一开口537与第一聚合物层530的剩余部分一起可以形成第一保护区域538。第一保护区域538可以包括第一穿孔的聚合物层区域。例如，第一保护区域538被配置为保护MEMS器件500免遭入射粒子549影响。
第二聚合物层540可以包括邻接第一开口535的第二开口545。在各种实施例中第二开口545可以比开口525和/或第一开口535更大或者与开口525和/或第一开口535相同。在一些实施例中，第二开口545比开口525和/或第一开口535更小。开口535，545可以包括约0.5mm至约1.5mm的直径（+/-25μm至100μm）并且开口425可以包括约50μm至约100μm的直径。第二开口545可以被布置在第一聚合物层530和第二聚合物层540之间的界面（例如，顶表面）处。
第二聚合物层540可以进一步包括在底表面中的小的第二开口547。小的第二开口547与第二聚合物层540的剩余部分一起可以形成第二保护区域548。第二保护区域548可以包括穿孔的聚合物层区域。例如，第二保护区域548被配置为保护MEMS结构510免遭入射粒子549影响。
在一些实施例中室535，537和室545，547可以形成具有相同截止频率的串联的两个高低通滤波器（提供二阶效应）。在替代实施例中，室535，537，545，547形成具有不同截止频率的两个低通滤波器。
图5b的实施例示出系统、模块或被封装的MEMS器件550。所述系统或者被封装的MEMS器件550包括部件载体560、孔565、集成电路（IC）570、MEMS器件500和帽、盖子、外壳、套或封装580。被封装的MEMS器件550可以包括与MEMS器件350或450的实施例相似的或者相同的元件，材料和尺寸。在一个实施例中MEMS器件500被放置在孔565上使得第二聚合物层540的第二保护区域548被直接设置在孔465的顶表面上。
图6a示出MEMS器件600的实施例并且图6b示出集成MEMS系统或者被封装的MEMS器件650。
MEMS器件600包括MEMS结构（例如，堆叠）610、衬底620、和聚合物层630。衬底620可以包括半导体材料（例如硅或锗）或者化合物半导体，例如SiGe、GaAs、InP、GaN或SiC。可替代地，衬底620可以包括有机材料，例如玻璃或陶瓷。衬底620可以包括100μm至200μm或者100μm至300μm的厚度。
MEMS结构610可以是MEMS堆叠。MEMS结构610可以包括用于感测实验信号的结构。例如，MEMS堆叠610可以包括膜片611、背板612和在膜片611和背板613之间的间隔物613。在一个实施例中，MEMS堆叠610包括作为顶层的背板611。可替代地，MEMS堆叠610包括作为顶层的背板。MEMS堆叠610可以包括其它的或者另外的材料层。
聚合物膜630可以是光可构造的聚合物膜。在一个实施例中，聚合物膜630可以是环氧基负性光致抗蚀剂。例如，聚合物膜630可以是SU-8抗蚀剂。SU-8抗蚀剂包括化学放大型环氧基负性抗蚀剂，其对于近UV（例如，365nm）辐射是光学透明的和光可成像的。已固化的SU-8抗蚀剂膜或者微结构是非常抗溶剂、酸和碱的并且具有极好的热和机械稳定性。聚合物膜630可以包括约50μm至约100μm的厚度，约100μm至约200μm的厚度或者约50μm至约300μm的厚度。
衬底620包括开口625并且聚合物层630包括开口635。衬底620可以包括邻接MEMS堆叠610的一个开口625或者可以包括邻接MEMS堆叠610的多个开口。开口625，635可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，包括矩形或方形。聚合物层630可以包括邻接开口625的开口635。在各种实施例中，开口635可以比开口625更大。在其它实施例中，开口635可以比开口625更小或者与开口625相同。开口635可以包括任何几何尺寸。开口635可以包括约50μm和约200μm的高度。在MEMS器件600中的聚合物层630可以包括约100μm至约200μm的宽度。开口635可以被布置在衬底620和聚合物层630之间的界面（例如，顶表面）处。
聚合物层630可以进一步包括在底表面中的插塞637。插塞637可以是小的插塞637。插塞637可以包括聚合材料或者可以被简单地胶合到印刷电路板。
在各种实施例中聚合物层630可以包括具有相同或不同开口的第一聚合物层和第二聚合物层，其被互相连接。
图6b的实施例示出系统、模块或被封装的MEMS器件650。所述系统或被封装的MEMS器件650包括部件载体660、孔665、集成电路（IC）670、MEMS器件600和帽、盖子、外壳、套或密封物680。部件载体660可以是陶瓷，叠片或印刷电路板（PCB）。IC 670可以是独立器件或被配置为提供单一功能或多个功能的集成电路。例如，IC 670可以是A/D转换器。可替代地，IC 670可以是控制器。MEMS器件600和IC 670被设置在部件载体660上。
帽680可以是模塑料，叠片或者套，例如金属盖套或塑料盖套。帽680可以部分地覆盖部件载体660并且完全地覆盖MEMS器件600和IC 670。帽680可以完全地或部分地覆盖线和/或导电线夹，其将IC 670连接到部件载体660和MEMS器件600。帽680包括开口、腔或室690。
帽680可以包括热固性材料，例如环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨基甲酸酯或者聚丙烯酸酯化合物、或者金属。可替代地，帽680可以包括热塑性材料，例如聚砜、聚苯硫醚、或者聚醚酰亚胺。在一个实施例中，帽材料可以是叠片，例如半固化片。
帽680包括孔665。孔665可以是声音端口或者是被配置为接收输入信号的其它端口。输入信号可以是实验信号，例如声音。在各种实施例中，孔665被设置在帽680的顶表面中。在其它实施例中孔665被设置在帽680的侧壁上。
图7a和7b示出MEMS器件700的实施例。图7a是沿着图7b的线A-A的MEMS器件700的截面图并且图7b是沿着图7a的线B-B的MEMS器件700的截面图。图7a示出包括MEMS结构710、衬底720和聚合物层730的MEMS器件700。MEMS结构710被设置在衬底720的第一主表面721上。在各种实施例中MEMS器件700是硅扩音器。在替代的实施例中MEMS器件700是传感器或变换器。
MEMS结构710可以是MEMS堆叠。MEMS结构710可以包括用于感测实验信号的结构。例如，MEMS堆叠710包括膜片711，背板712和在膜片711和背板713之间的间隔物713。在一个实施例中，MEMS堆叠710包括作为顶层的膜片711。可替代地，MEMS堆叠710包括作为顶层的背板。
MEMS器件700可以包括扩音器或者硅扩音器。替代地，MEMS器件700包括变换器。变换器可以是传感器，例如压力传感器、加速计、或RF MEMS。MEMS器件700可以是独立器件或集成电路（IC）。集成电路可以包括前置放大器和输入/输出端子。而且，集成电路IC可以包括A/D转换器或晶体管等。
衬底720可以包括半导体材料（例如硅或锗）或者化合物半导体，例如SiGe、GaAs、InP、GaN或SiC。可替代地，衬底720可以包括有机材料，例如玻璃或陶瓷。衬底可以包括100μm至200μm或者100μm至300μm的厚度。
聚合物膜730可以是光可构造的聚合物膜。在一个实施例中，聚合物膜730可以是环氧基负性光致抗蚀剂。例如，聚合物膜730可以是SU-8抗蚀剂。SU-8抗蚀剂包括化学放大型环氧基负性抗蚀剂，其对于近UV（例如，365nm）辐射是光学透明的和光可成像的。已固化的SU-8抗蚀剂膜或者微结构是非常抗溶剂、酸和碱的并且具有极好的热和机械稳定性。聚合物膜730可以包括约50μm至约100μm的厚度，约100μm至约200μm的厚度或者约50μm至约300μm的厚度。
衬底720包括开口、腔或者室725并且聚合物层730包括开口、腔或者室735。衬底720可以包括邻接MEMS结构710的一个开口725或者可以包括邻接MEMS结构710的多个开口725。开口725，735可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，包括矩形或方形。聚合物层730的开口735邻接开口725。在各种实施例中，开口735比开口725更大。在其它实施例中，开口735比开口725更小或者与开口725相同。
MEMS器件700包括通风通道，例如声学通风通道738。通风通道738被设置在聚合物层730中。通风通道738包括出口739。通风通道738可以绕在或者可以部分地绕在开口735的周围。通风通道738可以蜿蜒通过聚合物层730。在各种实施例中出口739位于侧壁701-704中的任何一个处，但是不包括到开口735的直通路。
在一个实施例中MEMS器件700包括在聚合物层730的底部区域中的插塞737。可替代地，MEMS器件700包括在聚合物层730的底部区域中的开口737（例如，声音端口）。
图8a-8c示出MEMS器件800的实施例。图8b是沿着图8a的线B-B的截面图并且图8c是沿着图8a的线C-C的截面图。图8a示出沿着图8b和8c的线A-A的截面图。图8a示出包括MEMS结构810、衬底820和聚合物层830和840的MEMS器件800。MEMS结构810被设置在衬底820的第一主表面821上。在各种实施例中MEMS器件800是硅扩音器。在替代的实施例中MEMS器件800是传感器或变换器。
MEMS结构810可以是MEMS堆叠。MEMS结构810可以包括用于感测实验信号的结构。MEMS堆叠810包括膜片811、背板812和在膜片811和背板812之间的间隔物813。在一个实施例中，MEMS堆叠810包括作为顶层的膜片811。可替代地，MEMS堆叠810包括作为顶层的背板。
MEMS器件800可以包括扩音器或者硅扩音器。可替代地，MEMS器件800可以包括变换器。变换器可以是传感器，例如压力传感器、加速计、或RF MEMS。MEMS器件800可以是独立器件或者集成电路（IC）。集成电路可以包括前置放大器和输入/输出端子。而且，集成电路IC可以包括A/D转换器或者晶体管等。
衬底820可以包括半导体材料（例如硅或锗）或者化合物半导体，例如SiGe、GaAs、InP、GaN或SiC。可替代地，衬底820可以包括有机材料，例如玻璃或陶瓷。衬底可以包括100μm至200μm或者100μm至300μm的厚度。
第一聚合物膜830可以是光可构造的聚合物膜。在一个实施例中，聚合物膜可以是环氧基负性光致抗蚀剂。例如，聚合物膜可以是SU-8抗蚀剂。SU-8抗蚀剂包括化学放大型环氧基负性抗蚀剂，其对于近UV（例如，365nm）辐射是光学透明的和光可成像的。已固化的SU-8抗蚀剂膜或者微结构是非常抗溶剂、酸和碱的并且具有极好的热和机械稳定性。聚合物膜可以包括约50μm至约100μm的厚度，约100μm至约200μm的厚度或者约50μm至约300μm的厚度。
MEMS器件800可以包括邻接第一聚合物层830的第二聚合物层840。另外的聚合物层840可以包括与第一聚合物层830相同的特性和尺寸，除了如下面所讨论的以外。
衬底820包括开口、腔或者室825，第一聚合物层830包括开口、腔或者室835并且第二聚合物层840包括开口、腔或者室845。开口825，835，845可以是圆的，包括圆形或椭圆形，或者是有角的，例如矩形或方形。在各种实施例中，第一聚合物层830的开口835邻接开口825并且第二聚合物层840的开口845邻接开口835。在各种实施例中开口835，845比开口825更大。在一些实施例中开口835，845比开口825更小或者与开口825相同。在其它实施例中，开口835，845在大小上互不相同。
MEMS器件800包括低阻通风通道848，例如声学低阻通风通道848。低阻通风通道848被设置在聚合物层840中。低阻通风通道848包括出口849。低阻通风通道848可以绕在或者可以部分地绕在开口845的周围。低阻通风通道848可以蜿蜒通过聚合物层840。在一些实施例中出口849位于侧壁801-804中的一个处，但是不包括到开口845的直通路。
MEMS器件800进一步包括高阻通风通道838。通过通风孔或过压阀839进入高阻通风通道838。在一个实施例中，仅当在MEMS器件800上存在高压时过压阀839打开。
图8a-8c的实施例可以绕过极端输入声音信号（压力）直接进入帽的背部体积（如在图3b-5b的实施例中示出的）。这种配置具有MEMS器件800的敏感MEMS结构810不被这些极端声音信号穿透的优点。
尽管本发明及其优点已经被详细描述，应该理解在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此作出各种变化、代替和改变。
而且，本申请的范围不旨在局限于在说明书中描述的工艺、机器、制造、物质的组分、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域普通技术人员将从本发明的公开中容易地领会到的，根据本发明可以利用与本文描述的相应实施例执行基本相同的功能或实现基本相同结果的目前存在或者以后将被开发的工艺、机器、制造、物质的组分、装置、方法、或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制造、物质的组分、装置、方法、或者步骤包括在其范围内。

Claims (25)

1.一种MEMS器件，包括：
第一聚合物层；
设置在所述第一聚合物层上的MEMS衬底；
由所述MEMS衬底支撑的MEMS结构；
设置在所述MEMS衬底中的第一开口；和
设置在所述第一聚合物层中的第二开口。
2.根据权利要求1的MEMS器件，其中所述第一聚合物层进一步包括小开口，所述小开口比所述第二开口更小并且将所述第二开口连接到所述第一聚合物层的表面。
3.根据权利要求1的MEMS器件，其中所述第一聚合物层进一步包括插塞，所述插塞被设置在所述第一聚合物层的表面和所述第二开口之间。
4.根据权利要求1的MEMS器件，其中所述第二开口比所述第一开口更大。
5.根据权利要求1的MEMS器件，进一步包括
在所述第一聚合物层中设置的第一通风出口；和
连接所述第二开口和所述第一通风出口的通风通道。
6.根据权利要求5的MEMS器件，其中所述通风通道绕在所述第二开口周围。
7.根据权利要求1的MEMS器件，进一步包括第二聚合物层，所述第二聚合物层被设置在所述第一聚合物层和所述MEMS衬底之间，其中所述第二聚合物层包括第三开口，所述第三开口连接所述第一开口与所述第二开口。
8.根据权利要求7的MEMS器件，其中所述第二聚合物层包括第二通风出口，其中所述第二通风出口通过过压阀连接到所述第一开口。
9.一种系统，包括：
载体；
在所述载体中设置的孔；
在所述孔上设置的MEMS器件；和
覆盖所述MEMS器件的帽，其中所述MEMS器件包括在第一聚合物层中的穿孔，所述穿孔覆盖在所述孔上。
10.根据权利要求9的系统，其中所述孔是声音端口并且其中所述MEMS器件是半导体扩音器。
11.根据权利要求9的系统，进一步包括设置在所述载体上的集成电路芯片，所述集成电路芯片被电连接到所述MEMS器件并且被所述帽围住。
12.根据权利要求9的系统，其中所述MEMS器件包括第二聚合物层。
13.根据权利要求9的系统，其中所述MEMS器件包括MEMS衬底，其中所述MEMS衬底包括第一开口，其中所述第一聚合物层包括第二开口，其中所述第一开口被连接到所述第二开口，并且其中所述第二开口被连接到所述穿孔。
14.根据权利要求9的系统，其中所述第一聚合物层包括负性光致抗蚀剂层。
15.一种系统，包括：
载体；
设置在所述载体上的MEMS器件，所述MEMS器件包括第一聚合物层；和
覆盖所述MEMS器件的帽，所述帽包括孔。
16.根据权利要求15的系统，其中所述MEMS器件包括MEMS衬底，所述MEMS衬底包括第一开口，并且其中所述第一聚合物层包括第二开口。
17.根据权利要求16的系统，其中所述第二开口比所述第一开口更大。
18.根据权利要求15的系统，其中所述孔被设置在所述帽的顶表面上。
19.根据权利要求15的系统，进一步地所述孔被设置在所述帽的侧壁上。
20.一种用于制造MEMS器件的方法，所述方法包括：
形成由衬底支撑的MEMS结构；
在所述衬底上形成聚合物层；
利用第一光线使聚合物层曝光于第一图案；并且
利用第二光线使聚合物层曝光于第二图案。
21.根据权利要求20的方法，进一步包括去除所述聚合物层的未曝光部分，从而在所述聚合物层中形成第一开口。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括蚀刻所述衬底从而打开所述MEMS结构下面的区域。
23.根据权利要求22的方法，进一步包括显影和烘焙所述聚合物层。
24.根据权利要求20的方法，进一步包括减薄所述衬底。
25.根据权利要求20的方法，其中所述MEMS结构是包括背板和膜片的MEMS堆叠，所述方法进一步包括在所述MEMS堆叠中蚀刻牺牲层，从而在MEMS堆叠中释放所述膜片并且在所述MEMS堆叠中形成间隔物。
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