CN110357030A - Mems器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MEMS器件及其制备方法，在基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离，在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙，将所述基底作为极板，所述通孔作为声孔，与所述振动膜以及间隙构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。

Description

MEMS器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种MEMS器件及其制备方法。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术是指一种可将机械构件、驱动部件、光学系统、电控系统集成为一个整体的微型系统，它用微电子技术和微加工技术(如硅体微加工、硅表面微加工、晶片键合等)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器(例如惯性传感器、压力传感器、加速度传感器等)、执行器、驱动器和微系统。

现有的MEMS器件一般包括基底，所述基底具有正面与背面，且所述基底具有贯穿正面与背面的背腔，在基底的正面上形成有振动膜，振动膜覆盖背腔，在振动膜上形成有绝缘支撑部和横亘在绝缘支撑部上的极板，极板与振动膜之间具有间隙，在极板上形成有若干相互隔开的通孔。在MEMS器件工作时，声音从通孔进入间隙，引起振动膜的振动，所述振动膜与极板相对构成一个电容，使得声音信号转换成电信号。

然而，在MEMS器件中，对于振动膜与极板的承受能力，或者对于振动膜与极板的刚度具有比较高的要求，以避免在使用过程中发生振动膜或极板的损伤或破裂的问题，而为了解决这个问题，需要采取一些措施，例如改善振动膜或极板的材质，或者改善形成振动膜或极板的工艺条件等，因此会不可避免的增加MEMS器件的制作成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS器件及其制备方法，降低MEMS器件的制作成本。

为实现上述目的，本发明提供一种MEMS器件的制备方法，包括以下步骤：

提供一基底，所述基底具有正面与背面；

在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；

在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。

可选的，在所述基底的正面形成所述振动膜之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

在所述基底的正面形成绝缘层；

对所述绝缘层进行第一次图形化，在所述绝缘层内形成多个第一凹槽。

可选的，形成所述振动膜的步骤包括：

在所述绝缘层上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述绝缘层；

对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述绝缘层的边缘，形成覆盖所述绝缘层的振动膜。

可选的，对所述振动膜材料层进行图形化过程中，同时在所述振动膜材料层上形成一个或多个狭缝，以使得所述振动膜内具有一个或多个连通所述间隙的狭缝。

可选的，在形成所述振动膜之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

对所述绝缘层进行第二次图形化，暴露出部分所述基底；

在所述基底的正面形成焊垫材料层，所述焊垫材料层覆盖所述振动膜、所述绝缘层以及所述基底；

对所述焊垫材料层进行图形化，在所述基底上形成第一焊垫，在所述振动膜上形成第二焊垫。

可选的，在形成所述第一焊垫与第二焊垫之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

对所述基底进行热处理，其中，所述热处理的温度范围为210℃～230℃。

可选的，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。

可选的，形成所述通孔的步骤包括：

对所述基底的背面进行图形化，暴露出所述绝缘层，形成多个所述通孔；

其中，被多个所述通孔所包围的剩余的基底作为支撑基底，多个通孔分布于所述基底边缘与所述支撑基底之间的所述基底上。

可选的，形成所述间隙的步骤包括：

通过所述通孔对所述绝缘层进行刻蚀，暴露出所述振动膜，在所述振动膜与所述基底之间形成间隙；

保留部分所述绝缘层作为支撑部，所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称，所述支撑部位于所述支撑基底上；

且保留边缘的部分所述绝缘层作为支撑层。

可选的，多个所述通孔的孔径相同。

可选的，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者之间的所述通孔的孔径。

相应的，本发明还提供一种MEMS器件，包括：

一基底，具有正面与背面；

位于所述基底正面的振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，并且在所述基底的背面形成有连通所述间隙的多个通孔。

可选的，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。

可选的，在所述振动膜上形成有一个或多个狭缝，所述狭缝与所述间隙连通。

可选的，所述狭缝的宽度小于2μm。

可选的，所述MEMS器件还包括：位于所述基底边缘的支撑层，所述振动膜位于所述支撑层上，所述支撑层呈环形包围所述间隙；

位于所述基底上被所述通孔包围的支撑基底；

位于所述支撑基底上的支撑部，所述振动膜位于所述支撑部上，且所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称。

可选的，多个所述通孔的孔径相同。

可选的，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者中间的所述通孔的孔径。

与现有技术相比，本发明提供的MEMS器件及其制备方法具有以下有益效果：

1、在基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离，在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙，将所述基底作为极板，所述通孔作为声孔，与所述振动膜以及间隙构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。

2、在振动膜中形成连通所述间隙的一个或多个狭缝，在对MEMS器件进行吹汽试验等可靠性测试时，气体从通孔进入，一部分会通过所述间隙从所述狭缝流出，从而减小了施加到所述振动膜上的压力，相应的提高了所述振动膜的承受能力，从而提高了MEMS器件的使用寿命；并且，在所述振动膜上设置一个或多个狭缝，能够增大所述振动膜在振动过程中的振幅，由此提高MEMS器件的灵敏度及信噪比。

3、在所述振动膜与所述基底之间形成支撑部，所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称，所述振动膜在振动时，在所述振动膜的边缘与中心之间的位置发生振动，增大了有效振动区域，由此降低MEMS器件的灵敏度及信噪比的波动范围，从而提高了MEMS器件的性能；同时减小了在机械可靠性试验中施加到振动膜上的力，从而增加MEMS器件的可靠性。

4、靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者中间的所述通孔的孔径，而在支撑基底与振动膜之间设置有支撑部，振动膜的有效振动区域在基底边缘与支撑基底之间，从所述通孔通入气体时，所述支撑基底与所述基底边缘之间通入的气体比较多，从而使得该区域内的振动膜的振幅增大，即增大有效振动区域内的振幅，相应减小了其余区域的振幅，从而提高了MEMS器件的灵敏度及信噪比；并且，由于多个通孔的存在，使得气体通过通孔时受到缓冲，从而降低所述振动膜受到的压力，进一步提高了所述振动膜在可靠性测试中的承受能力。

附图说明

图1为一MEMS器件的剖面结构示意图。

图2为本发明一实施例所提供的MEMS器件的制备方法的流程图。

图3～图8为本发明一实施例所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤剖面结构示意图。

图9为本发明一实施例所提供的MEMS器件中狭缝的俯视图。

图10为本发明一实施例所提供的MEMS器件中通孔的分布示意图。

图11为本发明一实施例所提供的MEMS器件中通孔的分布示意图。

具体实施方式

图1为一MEMS器件的结构示意图，如图1所示，所述MEMS器件包括：基底10，所述基底10具有正面S1与背面S2，在所述基底10的正面形成有振动膜11与极板12，在所述基底10的边缘上形成有支撑部13用于支撑所述振动膜11，并且所述支撑部13包围所述振动膜11的边缘，所述极板12与所述振动膜11通过所述支撑部13绝缘隔离且在两者之间形成有间隙15，在所述基底10、所述支撑部13以及所述极板12上形成有绝缘层14，在所述绝缘层14与所述极板12中形成有连通所述间隙15的通孔(未标识)；在所述基底10的背面形成有背腔16，所述背腔16贯穿所述基底10，暴露出所述振动膜11且背向所述间隙15。

所述振动膜11与所述极板12之间形成一电容，声音通过所述通孔进入所述间隙15，引起所述振动膜11的振动，即相对于所述极板12移动，该相对的移动导致所述极板12与振动膜11形成的电容的电容值发生改变。通过测量该电容值相对于器件静止时电容参考值的变化，从而可以测量出振动膜11相对于极板12的移动，计算得到声音的大小。

如背景技术所述，为了通过机械测试，在MEMS器件中，对于所述振动膜11与极板12的承受能力或者刚度的要求比较高，尤其是对所述振动膜11的承受能力或者刚度的要求比较高，以此保证MEMS器件的使用寿命和性能，因此，需要不断改善所述振动膜11与极板12的材质，或者改成所述振动膜11与极板12的工艺条件，这些改善会不可避免的增加了MEMS器件的制作成本，不利于所述MEMS器件的推广应用。

针对上述问题，本申请发明人提出了一种MEMS器件的制备方法，包括：提供一基底，所述基底具有正面与背面；在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。

本发明提供的MEMS器件的制备方法中，在基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离，在所述基底的背面形成连通所述间隙的多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙，将所述基底作为极板，所述通孔作为声孔，与所述振动膜以及间隙构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。

本发明提供一种MEMS器件的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S100：提供一基底，所述基底具有正面与背面；

步骤S200：在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；

步骤S300：在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。

图3～图8为本发明一实施例所提供的MEMS器件的制备方法的各步骤的剖面结构示意图，请参考图2所示，并结合图3～图8，详细说明本发明提出的MEMS器件的制备方法：

如图3所示，在步骤S100中，提供一基底100，所述基底100具有正面S1与背面S2。所述基底100的材质优选为N型单晶硅，并且所述基底100的电导率低于0.02Ω·cm，以保证后续在所述基底100上形成的第一焊垫与所述基底100的接触性能，从而保证所述基底100与外部电路的导通性能。当然，在满足导通性能的基础上，所述基底100还可以为本领域技术人员已知的其他材料，本发明对此不做限定。所述基底100的正面S1与背面S2位于所述基底100的相对两侧。

在步骤S200中，在所述基底100的正面S1形成振动膜120，所述振动膜120与所述基底100绝缘隔离，形成如图8所示的结构。

在步骤S300中，在所述基底100的背面S2形成多个通孔101，在所述基底100与所述振动膜120之间形成连通所述通孔101的间隙130，形成如图8所示的结构。

在本实施例中，由于在步骤S200与S300中的某些子步骤具有先后顺序，以下将步骤S200与S300拆分为子步骤进行详细说明，当然，本发明对各子步骤的顺序并不作限定，以下为优选实施例。

在子步骤S201中，在所述基底100的正面S1形成振动膜120，在所述振动膜120中形成暴露出部分所述基底100的一个或多个狭缝122，形成如图4所示的结构。

首先，在所述基底100的正面S1形成第一绝缘层110，对所述第一绝缘层110进行第一次图形化形成多个第一凹槽111，如图3所示。所述第一凹槽11并且暴露出所述基底100，且所述第一凹槽111的深度远小于所述第一绝缘层的厚度。

具体的，在所述基底100的正面S1上沉积第一绝缘层110，在所述第一绝缘层110上形成光刻胶层(未图示)，对所述光刻胶层进行曝光与显影，形成图像化的光刻胶层，暴露出所述第一绝缘层110上预定形成第一凹槽的位置，以所述图形化的光刻胶层为掩膜对所述第一绝缘层110进行刻蚀，在所述第一绝缘层110内形成多个所述第一凹槽111，最后通过灰化工艺去除所述图形化的光刻胶层。可选的，所述第一绝缘层110的材质为氧化硅、氮化硅或氧化硅与氮化硅的叠层，或本领域技术人员已知的其他材料。

需要说明的是，由于在MEMS器件中形成有不同的绝缘层，为便于区分，此步骤中采用第一绝缘层，其对应权利要求中的绝缘层。

接着，在所述第一绝缘层110上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽111并覆盖所述第一绝缘层110；然后，对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述第一绝缘层110的边缘，形成覆盖所述第一绝缘层110的振动膜120，且在所述振动膜120内形成暴露出部分所述第一绝缘层110的狭缝121，如图4所示。

在对所述振动膜材料层进行图形化的过程中，在所述振动膜材料层内形成一个或多个狭缝121，所述狭缝121暴露出所述第一绝缘层110，使得最终形成的所述振动膜120内形成有一个或多个狭缝121，所述狭缝121暴露出所述第一绝缘层110。并且所述狭缝121与后续形成的间隙相连通。

图9为本发明一实施例所提供的MEMS器件中狭缝的俯视图，如图9所示，本实施例中，所述狭缝121呈S型，多个所述狭缝121间隔排布组成一个环形，位于所述振动膜120上。在其他实施例中，所述狭缝121可以为其他的任何形状，也可以分布于所述振动膜120上的可以连通所述间隙的任何位置。本发明对所述狭缝121的形状、数量及位置并不做任何限定。优选的，所述狭缝121的宽度小于2μm，以避免最终形成的MEMS器件在工作时，在低频情况下发生严重失真的问题。

所述振动膜120后续作为MEMS器件的振动电极，所述振动膜120的材料可以选择多晶硅、锗硅、锗或其他具有弹性的金属或半导体材料，确保振动膜受到声音或惯性力等的作用力而振动变形后还能回复原状，并且确保振动膜具有良好的导电性。

在子步骤S202中，在所述基底100上形成第一焊垫102，在所述振动膜120上形成第二焊垫122，用于将所述基底100与所述振动膜120连接至外部电路，以测量所述基底100与所述振动膜120之间的电容变化，形成如图6所示的结构。

首先，对所述第一绝缘层110进行第二次图形化，暴露出部分所述基底100，如图5所示。

具体的，在所述基底100的正面形成一光刻胶层(未图示)，所述光刻胶层覆盖所述振动膜120、所述第一绝缘层110以及所述基底100；然后，对所述光刻胶层进行曝光与显影，形成图形化的光刻胶层，暴露出未被所述振动膜120覆盖的部分所述第一绝缘层110；然后以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对暴露出的所述第一绝缘层110进行刻蚀，直至暴露出所述基底100；最后，通过灰化工艺去除所述图形化的光刻胶层。在图5中，暴露出的所述基底100位于边缘，在其他实施例中，可以在所述基底100的边缘形成一凹槽。需要说明的是，在该步骤中，暴露出的所述基底100位于MEMS器件的外围区域，避免对振动区域造成影响。当然，对所述第一绝缘层110进行第一次图形化的过程中，可以同时完成第二次图形化所需要完成的步骤，以节省制作成本、减少工艺流程。

接着，在所述基底100的正面S1形成焊垫材料层(未图示)，所述焊垫材料层覆盖所述振动膜120、所述第一绝缘层110以及所述基底100。

优选的，所述焊垫材料层包含第一焊垫材料层与第二焊垫材料层，所述第一焊垫材料层与所述基底100的粘附性大于后续形成的第二焊垫材料层与所述基底100粘附性，所述第一焊垫材料层与所述振动膜120的粘附性大于第二焊垫材料层与所述振动膜120的粘附性，即形成第一焊垫材料层的目的在于增加后续形成的第二焊垫材料层与基底100或振动膜120之间的粘附性能，从而保证所述基底100或振动膜120与外部电路的导通性能。优选的，在本实施例中，所述第一焊垫材料层包含但不限于铬(Cr)、钛(Ti)或钒(V)等，在其他实施例中，所述第一焊垫材料层的材质还可以为具有良好粘附性的其他金属。

本实施例中，所述第二焊垫材料层包含但不限于铜(Cu)、金(Au)或银(Ag)等，在其他实施例中，所述第二焊垫材料层还可以为兼具良好抗氧化性和良好焊接性能的其他金属。

当然，在其他实施例中，也可以仅形成一层焊垫材料层，也可以形成三层以上的焊垫材料层，各层焊垫材料层也可以采用其他不同的材质，本发明对焊垫材料层的层数及材质并不做限定。

最后，对所述焊垫材料层进行图形化，在所述基底100上形成第一焊垫102，在所述振动膜120上形成第二焊垫122，如图6所示。

具体的，在所述焊垫材料层上形成一层图形化的光刻胶层，暴露出预定形成第一焊垫与第二焊垫的位置以外的所有的所述焊垫材料层，然后以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述焊垫材料层进行刻蚀，在所述基底100上形成第一焊垫102，在所述振动膜120上形成第二焊垫122，最后通过灰化工艺去除所述图形化的光刻胶层。

为了保证所述第一焊垫102与所述基底100的接触性能，在图形化形成所述第一焊垫102与第二焊垫122之后，还包括：对所述基底100进行热处理，即对上述形成的器件结构进行热处理，其中，所述热处理的温度范围为210℃～230℃，优选的，所述热处理的温度为220℃。

将所述基底100设置为N型单晶硅，并且保证所述基底100的电导率低于0.02Ω·cm，然后在形成焊垫之后对所述基底100进行热处理，可以提高所述第一焊垫102与所述基底100的连接性能，保证所述基底100与外部电路的导通性能。

接着，可选的，在所述基底100的正面S1上形成第二绝缘层(未图示)，所述第二绝缘层填充所述狭缝122，并覆盖所述振动膜120、第一绝缘层110、第一焊垫102、第二焊垫122以及所述基底100，亦即所述第二绝缘层覆盖所述基底100的正面S1。避免后续对所述基底100的背面进行操作时对所述基底100的正面的结构造成影响。所述第二绝缘层的材料优选为氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅的叠层结构，或本领域技术人员已知的其他材料。

然后执行步骤S301，形成多个通孔，即在所述基底100的背面S2上形成多个通孔101，如图7所示。具体的，对所述基底100的背面S2进行图形化，形成暴露所述第一绝缘层110的通孔101，并保留被多个所述通孔101所包围的基底100作为支撑基底102。优选的，多个所述通孔101均匀分布于所述基底边缘与所述支撑基底102之间的所述基底上。

可以理解的是，所述支撑基底102属于所述基底100的一部分，在此处区分是为了后续进行清晰的描述。并且，此处的基底100边缘是指所述基底100上位于边缘的一部分基底100，所述基底100上形成的通孔需要与后续形成的间隙相连通，或者需要采用所述通孔来形成所述间隙，因此位于所述基底100上最边缘的通孔101外围的所述基底均可以认为是基底边缘，即所述基底边缘包围所述通孔101，而多个所述通孔101包围所述支撑基底102。

请参考图10所示，其为本发明一实施例所提供的MEMS器件中通孔的分布示意图。如图10所示，多个所述通孔101均为分布于所述基底100边缘与所述支撑基底102之间的所述基底100上，多个所述通孔101组成多个同心圆环，环绕所述支撑基底102，多个所述通孔101的孔径相同。

请参考图11所示，其为本发明一实施例所提供的MEMS器件中通孔的分布示意图。如图11所示，多个所述通孔101均匀分布于所述基底100边缘与所述支撑基底102之间的所述基底100上，多个所述通孔101组成多个同心圆环，环绕所述支撑基底102，多个所述通孔101的孔径从所述基底100边缘开始到所述支撑基底102的位置，先增大后减小，即靠近所述支撑基底102的所述通孔101的孔径A、靠近所述基底100边缘的所述通孔101的孔径D均小于位于两者中间的所述通孔的孔径B、C。

以上是所述通孔101分布的两个优选实施例，在其他实施例中，所述通孔101还可以具有其他不同的排列，或者其他不同的形状，本发明对所述通孔101的分布、结构或尺寸等均不做限定。

最后执行步骤S203，形成间隙，即在所述振动膜120与所述基底100之间形成间隙130，形成如图9所示的结构。

具体的，采用BOE(Buffered Oxide Etch，缓冲氧化物刻蚀)法，将上一步骤中形成的结构放置于氧化物刻蚀液中，刻蚀液通过所述通孔101对所述第一绝缘层110进行刻蚀至暴露出所述振动膜120，在所述基底100与所述振动膜120之间形成间隙130。在刻蚀液对所述第一绝缘层110进行刻蚀的过程中，所述刻蚀液同时对所述第二绝缘层进行刻蚀，去除所述第二绝缘层。也就是说，所述第二绝缘层的去除与所述间隙130的形成是在同一工艺步骤(即BOE)中完成的。

当然，在其他实施例中，所述第二绝缘层的去除与所述间隙130的形成可以不在同一步骤中进行，本发明对此并不做限定。

在去除所述第一绝缘层110的过程中，刻蚀液通过所述通孔101对所述第一绝缘层110进行刻蚀，由于边缘基底100边缘与支撑基底102比其余所述通孔101之间的基底100的宽度要大，可以延缓对其内的第一绝缘层110的刻蚀，使得形成间隙130之后，在所述支撑基底102与所述振动膜120之间形成支撑部114，且要求所述振动膜120相对于所述支撑结构114在所述振动膜120上的投影中心对称，即所述振动膜120为中心对称结构，其对称中心为所述支撑结构114在所述振动膜120上的投影，亦即所述支撑结构114位于所述振动膜120的中心位置的下方。

在本实施例中，优选的，所述支撑结构114呈圆柱体状、圆台状或长方体状，或本领域技术人员已知的其他形状。在其他实施例中，所述支撑结构的数量也可以为两个、三个或更多，即多个支撑结构紧密排列，所述振动膜120的有效区域相对于多个所述支撑结构在所述振动膜120上的投影所组成的整体中心对称。本发明对所述支撑结构114的结构及数量并不做限定。

对所述支撑结构114的最终位置，例如可以通过控制所述支撑基底102的位置以及对所述第一绝缘层110的刻蚀来控制，而所述支撑基底102的位置则需要在形成所述通孔101时，对所述通孔101的位置进行确定。即所述支撑结构114的最终位置可以通过工艺过程及尺寸设定来进行控制。

并且，由于边缘的基底100的保护作用，形成间隙130之后，在所述基底100边缘形成支撑层112，即保留边缘的所述第一绝缘层110作为支撑层112，所述支撑层112呈环形，所述支撑层112与所述振动膜120、所述基底100(包含所述支撑基底102)包围所述间隙130。所述支撑层112的横截面可以呈圆柱体状、圆台状或长方体状，或本领域技术人员已知的其他形状。

本发明提供的MEMS器件的制备方法中，在基底100的正面S1形成振动膜120，所述振动膜120与所述基底100绝缘隔离且在两者之间形成间隙130，在所述基底100的背面S2形成连通所述间隙130的多个通孔101，将所述基底100作为极板，所述通孔101作为声孔，与所述振动膜120以及间隙130构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。

进一步的，在振动膜120中形成连通所述间隙130的一个或多个狭缝121，在对MEMS器件进行吹汽试验等可靠性测试时，气体从通孔101进入，一部分会通过所述间隙130从所述狭缝121流出，从而减小了施加到所述振动膜120上的压力，相应的提高了所述振动膜120的承受能力，从而提高了MEMS器件的使用寿命；并且，在所述振动膜120上设置一个或多个狭缝121，能够增大所述振动膜120在振动过程中的振幅，由此提高MEMS器件的灵敏度及信噪比。

进一步的，在所述振动膜120与所述基底100之间形成支撑部114，所述振动膜120相对于所述支撑部114在所述振动膜120上的投影中心对称，所述振动膜120在振动时，在所述振动膜20的边缘与中心之间的位置发生振动，与现有技术中相比，增大了有效振动区域，由此降低MEMS器件的灵敏度及信噪比的波动范围，从而提高了MEMS器件的性能；同时减小了在机械可靠性试验中施加到振动膜120上的力，从而增加MEMS器件的可靠性。

进一步的，靠近所述支撑基底102的所述通孔101的孔径、靠近所述基底100边缘的所述通孔101的孔径均小于位于两者中间的所述通孔101的孔径，而在支撑基底102与振动膜120之间设置有支撑部114，振动膜120的有效振动区域在基底100边缘与支撑基底102之间，从所述通孔101通入气体时，所述支撑基底102与所述基底100边缘之间通入的气体比较多，从而使得该区域内的振动膜120的振幅增大，即增大有效振动区域内的振幅，相应减小了其余区域的振幅，从而提高了MEMS器件的灵敏度及信噪比；并且，由于多个通孔101的存在，使得气体通过通孔时受到缓冲，从而降低所述振动膜120受到的压力，进一步提高了所述振动膜在可靠性测试中的承受能力。

相应的，本发明还提供一种MEMS器件，采用如上所述的MEMS器件的制备方法制备而成。如图8所示，本发明提供的MEMS器件，包括：

一基底100，具有正面S1与反面S2；

位于所述基底100的正面S1的振动膜120，所述振动膜120与所述基底100绝缘隔离且在两者之间形成有间隙130，并且在所述基底100的背面S2形成有连通所述间隙130的多个通孔101。

进一步的，所述基底100为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。

进一步的，在所述振动膜120上形成有一个或多个狭缝121，所述狭缝121与所述间隙130连通。

更进一步的，所述狭缝121的宽度小于2μm。

进一步的，所述MEMS器件还包括：

位于所述基底100边缘的支撑层112，所述振动膜120位于所述支撑层12上，所述支撑层112呈环形包围所述间隙130；所述振动膜120与所述基底100通过所述支撑层112进行绝缘隔离。

位于所述基底100上被所述通孔101包围的支撑基底102；

位于所述支撑基底102上的支撑部114，所述振动膜120位于所述支撑部114上，且所述振动膜120相对于所述支撑部14在所述振动膜120上的投影中心对称。

进一步的，多个所述通孔101的孔径相同。

进一步的，靠近所述支撑基底102的所述通孔101的孔径、靠近所述基底100边缘的所述通孔101的孔径均小于位于两者中间的所述通孔101的孔径。

进一步的，所述MEMS器件还包括：位于所述基底100边缘上的第一焊垫102，位于所述振动膜120边缘上的第二焊垫122，用于将所述基底100与所述振动膜120连接至外部电路，以测量所述基底100与所述振动膜120之间的电容变化。

综上所述，本发明提供的MEMS器件及其制备方法中，在基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离，在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙，将所述基底作为极板，所述通孔作为声孔，与所述振动膜以及间隙构成了MEMS器件，省去了极板及绝缘层的制作，节省了工艺步骤，从而节省了MEMS器件的制作成本。

进一步的，在振动膜中形成连通所述间隙的一个或多个狭缝，在对MEMS器件进行吹汽试验等可靠性测试时，气体从通孔进入，一部分会通过所述间隙从所述狭缝流出，从而减小了施加到所述振动膜上的压力，相应的提高了所述振动膜的承受能力，从而提高了MEMS器件的使用寿命；并且，在所述振动膜上设置一个或多个狭缝，能够增大所述振动膜在振动过程中的振幅，由此提高MEMS器件的灵敏度及信噪比。

进一步的，在所述振动膜与所述基底之间形成支撑部，所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称，所述振动膜在振动时，在所述振动膜的边缘与中心之间的位置发生振动，增大了有效振动区域，由此降低MEMS器件的灵敏度及信噪比的波动范围，从而提高了MEMS器件的性能；同时减小了在机械可靠性试验中施加到振动膜上的力，从而增加MEMS器件的可靠性。

进一步的，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者中间的所述通孔的孔径，而在支撑基底与振动膜之间设置有支撑部，振动膜的有效振动区域在基底边缘与支撑基底之间，从所述通孔通入气体时，所述支撑基底与所述基底边缘之间通入的气体比较多，从而使得该区域内的振动膜的振幅增大，即增大有效振动区域内的振幅，相应减小了其余区域的振幅，从而提高了MEMS器件的灵敏度及信噪比；并且，由于多个通孔的存在，使得气体通过通孔时受到缓冲，从而降低所述振动膜受到的压力，进一步提高了所述振动膜在可靠性测试中的承受能力。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (18)

1.一种MEMS器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一基底，所述基底具有正面与背面；

在所述基底的正面形成振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离；

在所述基底的背面形成多个通孔，在所述基底与所述振动膜之间形成连通所述通孔的间隙。

2.如权利要求1所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在所述基底的正面形成所述振动膜之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

在所述基底的正面形成绝缘层；

对所述绝缘层进行第一次图形化，在所述绝缘层内形成多个第一凹槽。

3.如权利要求2所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述振动膜的步骤包括：

在所述绝缘层上形成振动膜材料层，所述振动膜材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述绝缘层；

对所述振动膜材料层进行图形化，暴露出所述绝缘层的边缘，形成覆盖所述绝缘层的振动膜。

4.如权利要求3所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，对所述振动膜材料层进行图形化过程中，同时在所述振动膜材料层上形成一个或多个狭缝，以使得所述振动膜内具有一个或多个连通所述间隙的狭缝。

5.如权利要求4所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在形成所述振动膜之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

对所述绝缘层进行第二次图形化，暴露出部分所述基底；

在所述基底的正面形成焊垫材料层，所述焊垫材料层覆盖所述振动膜、所述绝缘层以及所述基底；

对所述焊垫材料层进行图形化，在所述基底上形成第一焊垫，在所述振动膜上形成第二焊垫。

6.如权利要求5所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在形成所述第一焊垫与第二焊垫之后，在形成所述通孔之前，所述MEMS器件的制备方法还包括：

对所述基底进行热处理，其中，所述热处理的温度范围为210℃～230℃。

7.如权利要求6所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。

8.如权利要求6所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述通孔的步骤包括：

对所述基底的背面进行图形化，暴露出所述绝缘层，形成多个所述通孔；

其中，被多个所述通孔所包围的剩余的基底作为支撑基底，多个通孔分布于所述基底边缘与所述支撑基底之间的所述基底上。

9.如权利要求8所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述间隙的步骤包括：

通过所述通孔对所述绝缘层进行刻蚀，暴露出所述振动膜，在所述振动膜与所述基底之间形成间隙；

保留部分所述绝缘层作为支撑部，所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称，所述支撑部位于所述支撑基底上；

且保留边缘的部分所述绝缘层作为支撑层。

10.如权利要求9所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，多个所述通孔的孔径相同。

11.如权利要求9所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者之间的所述通孔的孔径。

12.一种MEMS器件，其特征在于，包括：

一基底，具有正面与背面；

位于所述基底正面的振动膜，所述振动膜与所述基底绝缘隔离且在两者之间形成有间隙，并且在所述基底的背面形成有连通所述间隙的多个通孔。

13.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述基底为N型单晶硅基底，其电导率低于0.02Ω·cm。

14.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，在所述振动膜上形成有一个或多个狭缝，所述狭缝与所述间隙连通。

15.如权利要求13所述的MEMS器件，其特征在于，所述狭缝的宽度小于2μm。

16.如权利要求12所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括：位于所述基底边缘的支撑层，所述振动膜位于所述支撑层上，所述支撑层呈环形包围所述间隙；

位于所述基底上被所述通孔包围的支撑基底；

位于所述支撑基底上的支撑部，所述振动膜位于所述支撑部上，且所述振动膜相对于所述支撑部在所述振动膜上的投影中心对称。

17.如权利要求16所述的MEMS器件，其特征在于，多个所述通孔的孔径相同。

18.如权利要求16所述的MEMS器件，其特征在于，靠近所述支撑基底的所述通孔的孔径、靠近所述基底边缘的所述通孔的孔径均小于位于两者中间的所述通孔的孔径。