CN113660592B - Mems器件及其制备方法 - Google Patents

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CN113660592B CN202110945051.1A CN202110945051A CN113660592B CN 113660592 B CN113660592 B CN 113660592B CN 202110945051 A CN202110945051 A CN 202110945051A CN 113660592 B CN113660592 B CN 113660592B
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    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Abstract

本发明提供了一种MEMS器件及其制备方法，包括制备于同一衬底上的至少两个MEMS单元组，每个所述MEMS单元组包括若干MEMS单元，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组中的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。本发明中同一级的两个MEMS单元组可实现横向差分，相较于纵向差分来说，横向差分结构更容易制备，两个MEMS单元组的电容也更容易匹配；并且，不同级的MEMS单元组输出的MEMS信号后续可以实现信号级联，可用于制作多级级联结构的MEMS系统，从而提升灵敏度和信噪比。

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，尤其涉及一种MEMS器件及其制备方法。
背景技术
MEMS麦克风是采用微加工工艺制造的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)器件。由于具有体积小、灵敏度高、与现有半导体技术兼容性好的优点，MEMS麦克风在手机等移动终端上的应用越来越广泛。MEMS麦克风的结构包括彼此相对的振动膜和背板电极，在振动膜和背板电极之间形成有空腔以提供振动膜所需的振动空间。
然而，目前MEMS麦克风受限于制备工艺，灵敏度和信噪比无法进一步提升。
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，以解决现有的MEMS麦克风灵敏度和信噪比无法进一步提升的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种MEMS器件，包括制备于同一衬底上的至少两个MEMS单元组，每个所述MEMS单元组包括若干MEMS单元，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组中的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。
可选的，同一级的两个MEMS单元组分别为第一MEMS单元组及第二MEMS单元组，所述第一MEMS单元组和所述第二MEMS单元组中均包括一个MEMS单元，所述第一MEMS单元组中的MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的MEMS单元电性连接之后形成MEMS差分对。
可选的，所述第一MEMS单元组中的MEMS单元通过焊盘引出第一MEMS信号，所述第二MEMS单元组中的MEMS单元通过焊盘引出第二MEMS信号，所述第一MEMS单元组中的MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的MEMS单元之间通过焊盘连接，所述第一MEMS信号与所述第二MEMS信号形成MEMS差分信号。
可选的，同一级的两个MEMS单元组分别为第一MEMS单元组及第二MEMS单元组，所述第一MEMS单元组和所述第二MEMS单元组中均包括两个并联MEMS单元，所述第一MEMS单元组中的其中一个MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的其中一个MEMS单元电性连接并形成MEMS差分对。
可选的，所述第一MEMS单元组中的其中一个MEMS单元通过焊盘引出第一MEMS信号，所述第二MEMS单元组中的其中一个MEMS单元通过焊盘引出第二MEMS信号，所述第一MEMS单元组中的其中一个MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的其中一个MEMS单元之间通过焊盘连接，所述第一MEMS信号与所述第二MEMS信号形成MEMS差分信号。
可选的，所述电性连接为通过焊盘电性连接。
可选的，所述电性连接为通过打线电性连接。
可选的，每个所述MEMS单元组中的MEMS单元均为相同的MEMS结构。
可选的，不同MEMS单元组的MEMS单元之间构成MEMS差分信号的MEMS单元为同一级，同一级的MEMS单元在受激励时，同一级的MEMS单元的电容变化量为反向且输出MEMS差分信号，同一所述MEMS单元组中的MEMS单元的电容变化量为同向的。
可选的，任意两个所述MEMS单元组中的MEMS单元的数量相同或不同。
可选的，同一级的两个MEMS单元组对应一个焊盘组，每个所述焊盘组中包括至少三个焊盘，同一级的两个MEMS单元组通过对应的所述焊盘组共同输出MEMS信号。
可选的，每个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜彼此电性连接，每个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极彼此电性连接，以使每个所述MEMS单元组中的至少两个所述MEMS单元并联。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜彼此电性连接。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极彼此电性连接。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个所述MEMS单元的振动膜直接电性连接并通过焊盘引出或通过焊盘电性连接。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个所述MEMS单元的背板电极直接电性连接并通过焊盘引出或通过焊盘电性连接。
可选的，在同一级的两个MEMS单元组中，一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元为振动膜位于背板电极上方的MEMS麦克风，另一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元为振动膜位于背板电极下方的MEMS麦克风。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中，一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极均位于第一层，另一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极均位于第二层，两个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜均位于第三层，所述第三层位于所述第一层及所述第二层之间，且所述第一层较所述第二层更靠近所述衬底。
可选的，所有所述MEMS单元的背板电极靠近其振动膜的一面形成有保护层，振动膜位于第三层且背板电极位于第一层的所有所述MEMS单元的振动膜具有面向其背板电极的第一凸起，振动膜位于第三层且背板电极位于第二层的所有所述MEMS单元的背板电极上的保护层具有面向其振动膜的第二凸起。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中，一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜均位于第一层，另一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜均位于第二层，两个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极均位于第三层，所述第三层位于所述第一层及所述第二层之间，且所述第一层较所述第二层更靠近所述衬底。
可选的，所有所述MEMS单元的背板电极靠近其振动膜的一面形成有保护层，振动膜位于第一层且背板电极位于第三层的所有所述MEMS单元的背板电极上的保护层具有面向其振动膜的第一凸起，振动膜位于第二层且背板电极位于第三层的所有所述MEMS单元的振动膜上具有面向其背板电极的第二凸起。
可选的，还包括支撑围墙，所述支撑围墙包括依次堆叠于所述衬底上的第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层，所述第一层位于所述第一支撑层与所述第二支撑层的交界处，所述第二层位于所述第三支撑层上，所述第三层位于所述第二支撑层与所述第三层的交界处。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的背板电极的边缘；或者，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的振动膜的边缘。
可选的，所述MEMS单元组沿第一方向排布，每个所述MEMS单元组中的所述MEMS单元沿第二方向排布，以使所有所述MEMS单元阵列分布。
可选的，每个所述MEMS单元组中对应的MEMS单元在所述第一方向上对齐。
可选的，所述第一方向与所述第二方向垂直。
本发明还提供了一种MEMS器件的制备方法，包括：
提供衬底；以及，
在所述衬底上制备至少两个MEMS单元组，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。
可选的，在所述衬底上同步制备出所有所述MEMS单元。
可选的，所述MEMS单元为MEMS麦克风，在所述衬底上同步制备出所有所述MEMS单元的步骤包括：
在所述衬底上形成第一牺牲层；
在所述第一牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的任一MEMS单元组的所有MEMS单元的背板电极；
在所述第一牺牲层及所述背板结构上形成第二牺牲层；
在所述第二牺牲层上形成所有所述MEMS单元的振动膜；
在所有所述振动膜上形成第三牺牲层；
在所述第三牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的另一MEMS单元组的所有MEMS单元的背板电极；以及，
释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层。
可选的，形成所述第二牺牲层之后，刻蚀所述第二牺牲层形成多个第一凹槽，所述第一凹槽的位置对应所述第一牺牲层上形成的背板电极；以及在所述第二牺牲层上形成所有MEMS单元的振动膜时，所述第一牺牲层上形成的背板电极对应的振动膜填充所述第一凹槽以形成第一凸起；以及，
形成所述第三牺牲层之后，刻蚀所述第三牺牲层形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的位置对应所述第三牺牲层上形成的背板电极；以及，在所述第三牺牲层上形成背板电极之前，还在所述第三牺牲层上形成保护层，所述保护层填充所述第二凹槽以形成第二凸起。
可选的，所述MEMS单元为MEMS麦克风，在所述衬底上同步制备出所有所述MEMS单元的步骤包括：
在所述衬底上形成第一牺牲层；
在所述第一牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的任一MEMS单元组的所有MEMS单元的振动膜；
在所述第一牺牲层及所述振动膜上形成第二牺牲层；
在所述第二牺牲层上形成所有所述MEMS单元的背板电极；
在所有所述背板结构上形成第三牺牲层；
在所述第三牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的另一MEMS单元组的所有MEMS单元的振动膜；以及，
释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层。
可选的，形成所述第二牺牲层之后，刻蚀所述第二牺牲层形成多个第一凹槽，所述第一凹槽的位置对应所述第一牺牲层上形成的振动膜；以及在所述第二牺牲层上形成所有MEMS单元的背板结构之前，还在所述第二牺牲层上形成保护层，所述保护层填充所述第一凹槽以形成第一凸起；以及，
形成所述第三牺牲层之后，刻蚀所述第三牺牲层形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的位置对应所述第三牺牲层上形成的振动膜；以及，在所述第三牺牲层上形成振动膜时，所述第三牺牲层上形成的振动膜填充所述第二凹槽以形成第二凸起。
可选的，在释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层之前，还包括：
在所述第三牺牲层上形成焊盘组，每个所述焊盘组对应同一级的两个MEMS单元组，每个所述焊盘组中包括至少三个焊盘，同一级的两个MEMS单元组通过对应的所述焊盘组共同输出MEMS信号。
可选的，形成每个振动膜时，还同步形成对应的振膜引线及振膜接触点，所述振膜引线用于将所述振膜接触点与对应的振动膜电性连接；形成每个背板电极时，还同步形成对应的背板引线及背板接触点，所述背板引线用于将所述背板接触点与对应的背板电极电性连接，所述焊盘组中的焊盘与对应的振膜接触点电性连接或与对应的背板接触点电性连接。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中对应的MEMS单元的振动膜共享一个所述振膜接触点及焊盘并直接电性连接；或者，同一级的两个MEMS单元组中对应的MEMS单元的背板电极共享一个所述背板接触点及焊盘并直接电性连接。
可选的，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个MEMS单元的振动膜分别对应一个所述振膜接触点及焊盘，并将相对应的两个焊盘电性连接；或者，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个MEMS单元的振动膜分别对应一个所述振膜接触点及焊盘，并将相对应的两个焊盘电性连接。
可选的，释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层之后，剩余的所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层分别构成第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层，所述第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层构成支撑围墙，同一级的两个MEMS单元组中，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的背板电极的边缘；或者，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的振动膜的边缘。
在本发明提供的MEMS器件及其制备方法中，包括制备于同一衬底上的至少两个MEMS单元组，每个所述MEMS单元组包括若干MEMS单元，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组中的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。本发明中同一级的两个MEMS单元组可实现横向差分，相较于纵向差分来说，横向差分结构更容易制备，两个MEMS单元组的电容也更容易匹配；并且，不同级的MEMS单元组输出的MEMS信号后续可以实现信号级联，可用于制作多级级联结构的MEMS系统，从而提升灵敏度和信噪比。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的MEMS器件的制备方法的流程图；
图2a至图2q为本发明实施例一提供的MEMS器件的制备方法的相应步骤对应的结构示意图；
图3a及图3b为本发明实施例二提供的MEMS器件的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的MEMS器件的结构示意图；
图5为本发明实施例四提供的MEMS器件的结构示意图；
图6n及图6o为本发明实施例五提供的MEMS器件的制备方法的相应步骤对应的结构示意图；
图7a及图7b为本发明实施例六提供的MEMS器件的结构示意图；
图8为本发明实施例七提供的MEMS器件的结构示意图；
图9为本发明实施例八提供的MEMS器件的结构示意图；
图10为本发明实施例九提供的MEMS器件的俯视图；
图11为本发明实施例十提供的MEMS器件的俯视图；
图12为本发明实施例十一提供的MEMS器件的俯视图；
其中，附图标记为：
01、02、03、04-MEMS单元组；011、012、021、022、031、041-MEMS麦克风；100-衬底；110-第一声腔；120-第二声腔；201-第一牺牲层；202-第二牺牲层；203-第三牺牲层；202a-第一凹槽；202b-第一凸起；203a-第二凹槽；203b-第二凸起；301-第一保护层；302-第二保护层；302-第三保护层；304-第四保护层；324-第二开口；304a-第一开口；401-第一背板电极；402-第一背板引线；401a-第一释放孔；403-第一背板接触点；403a-第一背板接触孔；500-第三振动膜；501-第一振动膜；502-第一振膜引线；511-第二振动膜；512-第二振膜引线；600-振膜接触点；600a-振膜接触孔；610-第一振膜接触点；610a-第一振膜接触孔；620-第二振膜接触点；700-第三背板电极；701-第二背板电极；701a-第二释放孔；702-第二背板引线；703-第二背板接触点；703a-第二背板接触孔；743-背板接触点；800-背板焊盘；801-第一背板焊盘；802-第二背板焊盘；803-振膜焊盘；803a-第一振膜焊盘；803b-第二振膜焊盘；
910-第一导电层；920-第三导电层；50-第四导电层；70-第五导电层；51、52-第七导电层；71、72-第六导电层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本实施例提供了一种MEMS器件，包括制备于同一衬底上的至少两个MEMS单元组，每个所述MEMS单元组包括若干MEMS单元，每两个所述MEMS单元组属于同一级，同一级的两个MEMS单元组中的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。
以下将以所述MEMS单元均为MEMS麦克风为例对本实施例提供的MEMS器件进行详细说明。但应理解，本实施例中的MEMS单元不限于是MEMS麦克风，还可以是MEMS力量传感器、MEMS声换能器或MEMS传声器等其他MEMS器件单元，此处不再过多赘述。
图2q为MEMS器件的俯视图。如图2q所示，所述MEMS器件包括两个MEMS单元组，两个MEMS单元组属于同一级。两个MEMS单元组分别为第一MEMS单元组和第二MEMS单元组。为了便于描述，后续将所述第一MEMS单元组称为MEMS单元组01，将所述第二MEMS单元组称为MEMS单元组02，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02均制备于衬底100上。
应理解，本发明提供的MEMS器件不限于具有两个MEMS单元组，作为可选实施例，所述MEMS器件还可以具有四个、六个或八个等偶数个MEMS单元组等，其中，每两个MEMS单元组属于同一级，例如，当所述MEMS器件具有四个MEMS单元组时，所述MEMS器件具有两级，当所述MEMS器件具有六个MEMS单元组时，所述MEMS器件具有三级，每一级输出的MEMS信号后续可以实现信号级联，可用于制作多级级联结构的MEMS系统，从而提升灵敏度和信噪比，此处不再过多赘述。
进一步地，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02均具有一个MEMS单元，其中，所述MEMS单元组01中的MEMS单元为MEMS麦克风011，所述MEMS单元组02中的MEMS单元为MEMS麦克风021。所述MEMS麦克风011与所述MEMS麦克风021电性连接之后形成MEMS差分对。
所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02对应一个焊盘组，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02分别通过所述焊盘组中的焊盘输出第一MEMS信号和第二MEMS信号，由于所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02中的MEMS单元在受激励时的电容变化量反向，因此，所述MEMS单元组01中的MEMS麦克风011和所述MEMS单元组02中的MEMS麦克风021之间通过所述焊盘组中的焊盘连接，所述第一MEMS信号和所述第二MEMS信号形成MEMS差分信号。
本实施例中，所述MEMS麦克风011为振动膜在背板电极上方的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风021为振动膜在背板电极下方的MEMS麦克风。
图2p为图2q沿BC、CO、OD及DA方向的剖视图。结合图2p及图2q所示，所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021均制备于所述衬底100上。其中，所述MEMS麦克风011包括第一振动膜501及第一背板结构；所述MEMS麦克风021包括第二振动膜511及第二背板结构。
进一步地，所述衬底100用于支撑器件，所述衬底100上形成有支撑墙体，所述支撑墙体围合成第一空腔和第二空腔。所述第一振动膜501悬于所述第一空腔内且边缘延伸进所述支撑墙体内进行固定，所述第一背板结构位于所述第一振动膜501下方且边缘延伸进所述支撑墙体内进行固定。所述第一振动膜501的下表面与所述第一背板结构之间具有一定的距离，以使所述第一振动膜501能够在所述第一空腔内上下振动。类似的，所述第二振动膜511悬于所述第二空腔内且边缘延伸进所述支撑墙体内进行固定，所述第二背板结构位于所述第二振动膜511上方且边缘位于所述支撑墙体上进行固定。所述第二振动膜511的上下表面分别与所述第二背板结构及所述衬底100之间具有一定的距离，以使所述第二振动膜511能够在所述第二空腔内上下振动。
请继续参阅图2p及图2q，本实施例中，所述衬底100内具有第一声腔110及第二声腔120，所述第一声腔110及所述第二声腔120贯穿所述衬底100并分别与所述第一空腔及所述第二空腔连通，所述第一声腔110及所述第二声腔120在沿厚度方向的截面形状为倒梯形、梯形、方形或六边形均可。
本实施例中，所述支撑墙体包括堆叠的三个膜层，为了便于描述，这里将所述支撑墙体依次堆叠于所述衬底100上的三个膜层称为第一支撑层、第二支撑层和第三支撑层。所述第一振动膜501及所述第二振动膜511的边缘被夹持在所述第二支撑层和所述第三支撑层之间而被固定。如此一来，通过控制所述支撑墙体的厚度即可控制所述第一空腔及所述第二空腔的高度，调整构成所述支撑墙体的相邻的两个膜层的厚度比即可调整所述第一振动膜501及所述第二振动膜511的振动空间。通常，所述第一振动膜501与所述第一背板结构以及所述第二振动膜511与所述第二背板结构之间的间距均可以为1微米至7微米。
本实施例中，所述第一空腔及所述第二空腔在沿厚度方向的截面形状大致呈倒T形，但不应以此为限。
作为可选实施例，所述第一振动膜501与所述第二振动膜511可以均包括振动膜本体，所述振动膜本体包括中间部分和围绕中间部分的周边部分，所述周边部分的边缘延伸至所述支撑墙体内。所述振动膜本体上还设置有用于连接中间部分和周边部分的褶皱结构，所述褶皱结构为所述振动本体上的同心环形的褶皱部分，所述振动膜本体的中间部分和所述褶皱结构为可动区域(未被所述支撑墙体夹住的部分)的一部分。可选的，所述褶皱结构也可以为螺旋状的褶皱，且所述褶皱结构的螺纹的曲率半径随位置变化而不变化或者随位置变化而变化，例如，每条螺旋纹的曲率半径相同。所述褶皱结构可以根据实际应用的需求进行选择。
与平整表面的振动膜相比，具有褶皱结构的所述第一振动膜501与所述第二振动膜511可以改善膜片的弹性特性，可以控制部分可动区域、改善膜结构的弹性系数，满足MEMS麦克风的性能设计所需。进一步地，褶皱结构可延伸至所述第一振动膜501与所述第二振动膜511的周边部分，有效地释放了所述第一振动膜501与所述第二振动膜511的应力，提高了MEMS麦克风的灵敏度。并且，因所述褶皱结构的外轮廓位于所述第一声腔110及所述第二声腔120的范围内，可避免因批量生产中的工艺波动造成的MEMS麦克风可靠性下降的问题，提高产品的整体性能。
进一步地，作为可选实施例，所述振动膜本体的中间部分内具有一个用于释放应力和调节麦克风频率响应曲线(频响)的泄气孔，所述泄气孔贯穿所述振动膜本体。所述泄气孔不限于是一个，还可以是2个、3个、4个或5个等，所述泄气孔也不限于仅位于所述振动膜本体的中心，还可以位于所述振动膜本体的一侧，或者，当所述泄气孔为至少两个时，所述泄气孔还可以沿所述振动膜本体的中心周向均匀分布，此处不再过多赘述。
请继续参阅图2p及图2q，所述第一背板结构包括第一保护层301、第二保护层302及第一背板电极401。所述第一背板电极401位于所述第一保护层301及所述第二保护层302之间构成三明治结构。所述第一保护层301及所述第二保护层302均由氮化硼(BN)层、氮化硅(SIN)层、氮化硅硼(SIBN)层、硼磷硅玻璃(BPSG)层、磷硅玻璃(PSG)层中的任一种组成，本实施例中，所述第一保护层301及所述第二保护层302均是氮化硼层。
所述第二背板结构包括第三保护层303、第四保护层304及第二背板电极701。所述第二背板电极701位于所述第三保护层303及所述第四保护层304之间构成三明治结构。所述第三保护层303及所述第四保护层304均由氮化硼(BN)层、氮化硅(SIN)层、氮化硅硼(SIBN)层、硼磷硅玻璃(BPSG)层、磷硅玻璃(PSG)层中的任一种组成，本实施例中，所述第三保护层303及所述第四保护层304均是氮化硼层。
所述第一振动膜501具有面向所述第一背板结构的第一凸起202b，用以防止所述第一振动膜501在大幅度振动时与所述第一背板结构产生粘连，进而导致所述MEMS麦克风011功能丧失。所述第三保护层303具有面向所述第二振动膜511的第二凸起203b，用以防止所述第二振动膜511在大幅度振动时与所述第二背板结构产生粘连，进而导致所述MEMS麦克风021功能丧失。
可选的，所述第一凸起202b及所述第二凸起203b可以是多棱锥、多棱柱、圆锥或圆柱；所述第一凸起202b及所述第二凸起203b的直径例如是0.5微米至1.5微米，高度例如是0.5微米至1.5微米。
应理解，所述第一保护层301及所述第四保护层304可以分别作为所述第一背板电极401及所述第二背板电极701的机械支撑层以提供刚度，使得所述第一背板电极401及所述第二背板电极701在工作状态下维持无形变状态。所述第二保护层302可以防止所述第一振动膜501与所述第一背板电极401之间因接触漏电而产生机械偏压丢失，所述第三保护层303可以防止所述第二振动膜511与所述第二背板电极701之间因接触漏电而产生机械偏压丢失。
本实施例中，所述第一保护层301及所述第四保护层304的厚度例如为0.08微米至0.25微米；所述第二保护层302及所述第三保护层303的厚度例如为0.1微米至1.5微米；所述第一背板电极401及所述第二背板电极701的厚度例如为0.3微米至1微米。
本实施例中，在垂直于厚度方向上，所述第一振动膜501的横截面积大于所述第一声腔110的最大横截面积，所述第二振动膜511的横截面积大于所述第二声腔120的最大横截面积，所述第一背板电极401的横截面积小于或等于所述第一声腔110的最小横截面积，所述第二背板电极701的横截面积小于或等于所述第二声腔120的最小横截面积。需要说明的是，当所述第一声腔110及所述第二声腔120在沿厚度方向的截面形状为方形时，所述第一声腔110及所述第二声腔120的横截面积皆相同，该唯一的横截面积为最小横截面积；当所述第一声腔110及所述第二声腔120在沿厚度方向的截面形状为倒梯形、梯形或六边形时，所述第一声腔110及所述第二声腔120位于所述衬底100的上表面或者下表面处的截面面积最小。在一些实施例中，所述第一声腔110及所述第二声腔120的最小横截面积的半径为250微米～600微米。
可选的，所述第一背板电极401形成在所述第一振动膜501的部分可动区域下方，所述第一背板电极401与所述第一振动膜501构成电容的两个极板。所述第一背板电极401的面积小于或等于所述第一振动膜501的部分可动区域的面积，在本实施例中，所述第一背板电极401的面积小于所述第一振动膜501的部分可动区域的面积，例如，所述第一背板电极401的面积为所述第一振动膜501的部分可动区域的70％～100％，由于所述第一背板电极401的面积小于等于所述第一振动膜501的部分可动区域的面积，因此从检测信号中去除了无效电容分量，使得检测信号的灵敏度仅与有效电容分量相关，从而提高了所述MEMS麦克风011的灵敏度。
类似的，所述第二背板电极701形成在所述第二振动膜511的部分可动区域上方，所述第二背板电极701与所述第二振动膜511构成电容的两个极板。所述第二背板电极701的面积小于或等于所述第二振动膜511的部分可动区域的面积，在本实施例中，所述第二背板电极701的面积小于所述第二振动膜511的部分可动区域的面积，例如，所述第二背板电极701的面积为所述第二振动膜511的部分可动区域的70％～100％，由于所述第二背板电极701的面积小于等于所述第二振动膜511的部分可动区域的面积，因此从检测信号中去除了无效电容分量，使得检测信号的灵敏度仅与有效电容分量相关，从而提高了所述MEMS麦克风021的灵敏度。
可选的，所述第一背板电极401及所述第二背板电极701的外形可以为圆形、同心的圆环形、边缘带辐射状条形梁的圆形、三角形、正方形等几何形状，本发明不作限制。
进一步地，所述第一背板结构中具有第一释放孔阵列，所述第一释放孔阵列包括多个第一释放孔401a，所述第一释放孔401a贯穿所述第二保护层302、第一背板电极401及第一保护层301。所述第二背板结构中具有第二释放孔阵列，所述第二释放孔阵列包括多个第二释放孔701a，所述第二释放孔701a贯穿所述第四保护层304、第二背板电极701及第三保护层303。所述第一释放孔401a及所述第二释放孔701a的形状也可以是圆形或多边形等。所述第一释放孔401a及所述第二释放孔701a不仅在制造工艺中作为刻蚀剂的供给通道，而且在最终形成的MEMS麦克风中作为声孔以降低声阻。
本实施例中，所述第一振动膜501、第二振动膜511、第一背板电极401和第二背板电极701均由掺杂的多晶硅组成，也可以采用铝、铜、金、钛、镍、钨以及其合金等金属材料制成，以使所述第一振动膜501、第二振动膜511、第一背板电极401和第二背板电极701具有导电能力。
所述第一振动膜501及所述第二振动膜511位于同层，所述第一背板电极401和所述第二背板电极701分布于该层的两侧。也即是说，所述第一背板电极401位于第一层、所述第一振动膜501和所述第二振动膜511位于第三层，所述第二背板电极701位于第二层，所述第三层位于所述第一层及所述第二层之间，且所述第一层较所述第二层更靠近所述衬底。本实施例中，所述第一层位于所述第一支撑层与所述第二支撑层的交界处，所述第二层位于所述第三支撑层上，所述第三层位于所述第二支撑层与所述第三层的交界处。
本实施例中，所述MEMS麦克风011还具有与所述第一振动膜501同层设置的第一振膜引线502，所述MEMS麦克风021还具有与所述第二振动膜511同层设置的第二振膜引线512，所述第一振膜引线502及所述第二振膜引线512与振膜接触点600同层设置，且所述振膜接触点600位于所述第一振膜引线502及所述第二振膜引线512之间。所述第一振动膜501与所述第二振动膜511共享所述振膜接触点600，所述第一振动膜501通过所述第一振膜引线502与所述振膜接触点600电性连接，所述第二振动膜511通过所述第二振膜引线512与所述振膜接触点600电性连接。如此一来，所述第一振动膜501与所述第二振动膜511是通过所述第一振膜引线502、第二振膜引线512以及振膜接触点600直接电性连接的。
进一步地，所述MEMS麦克风011还具有第一背板引线402及第一背板接触点403，所述第一背板引线402及所述第一背板接触点403与所述第一背板电极401同层设置，且所述第一背板电极401通过所述第一背板引线402与所述第一背板接触点403电性连接。类似的，所述MEMS麦克风021还具有第二背板引线702及第二背板接触点703，所述第二背板引线702及所述第二背板接触点703与所述第二背板电极701同层设置，且所述第二背板电极701通过所述第二背板引线702与所述第二背板接触点703电性连接。
进一步地，本实施例中，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02的焊盘组中具有三个焊盘，三个焊盘分别为第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803。其中，所述第一背板焊盘801穿过所述支撑墙体(第三支撑层和第二支撑层)与所述第一背板接触点403电性连接，所述第二背板焊盘802穿过所述第四保护层304与所述第二背板接触点703电性连接，所述振膜焊盘803穿过所述第四保护层304、第三保护层303及所述支撑墙体(第三支撑层)与所述振膜接触点600电性连接。如此一来，所述第一背板焊盘801即可与所述第一背板电极401电性连接，所述第二背板焊盘802与所述第二背板电极701电性连接，所述振膜焊盘803与所述第一振动膜501及所述第二振动膜511电性连接，所述第一振动膜501及所述第二振动膜511共享所述振膜焊盘803。如此，可以通过所述焊盘组为所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021施加偏置电压，同时所述焊盘组也可以输出所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021共同输出的所述MEMS差分信号。
应理解，作为可选实施例，所述焊盘组中的焊盘不限于是三个，还可以是三个以上。由于本实施例中具有三个焊盘，接触点也相应具有三个，作为可选实施例，当所述焊盘的数量增加时，接触点的数量也可能会增加。
本实施例中，所述焊盘由导电材料组成，例如为铝、金、铜、镍、钛、铬或其合金中的任一种，厚度例如是1微米至2微米。
进一步地，所述MEMS单元组01与所述MEMS单元组02沿第一方向排布，且所述MEMS麦克风011与所述MEMS麦克风021在第一方向上对齐。如此一来，所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021在所述衬底100上也是沿第一方向排布的；当然，所述MEMS单元组01与所述MEMS单元组02也可以沿第二方向排布，且所述MEMS麦克风011与所述MEMS麦克风021在所述第二方向上对齐。如此一来，所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021在所述衬底100上也是沿所述第二方向排布的。本实施例中，所述第一方向是行方向，所述第二方向是列方向，作为可选实施例，所述第一方向与所述第二方向也不限于是行方向和列方向，且所述第一方向与所述第二方向垂直或不垂直均可。
基于此，本实施例还提供了一种MEMS器件的制备方法，图1为本实施例提供的MEMS器件的制备方法的流程图。如图1所示，所述MEMS器件的制备方法包括：
步骤S100：提供衬底；
步骤S200：在所述衬底上制备至少两个MEMS单元组，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。
图2a至图2q为本实施例提供的MEMS器件的制备方法的相应步骤对应的结构示意图。接下来，将结合图2a至图2q对MEMS器件的制备方法进行详细说明。本实施例中将以所有所述MEMS单元均为MEMS麦克风，且所有所述MEMS麦克风均同步制备而成为例，对所述MEMS器件的制备方法进行详细说明，方便起见，图2a至图2q仅适应性地展示出了所述MEMS器件具有MEMS单元组01及MEMS单元组02，且所述MEMS单元组01具有一个MEMS麦克风011，所述MEMS单元组02具有一个MEMS麦克风021时的制备步骤。
请参阅图2a，执行步骤S100，提供衬底100，例如所述衬底100是<100>晶向的硅片，且所述衬底100的掺杂类型为N型，但应理解，本发明对所述衬底100的晶向及掺杂类型并无限制。
进一步地，为了便于描述，将所述衬底100划分区域，其中，BO区域是用于形成所述MEMS麦克风021的区域，AO区域是用于形成MEMS麦克风011的区域，C点和D点分别为所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风011的中心。
请继续参阅图2a，执行步骤S200，在所述衬底100上形成第一牺牲层201，所述第一牺牲层201例如是氧化硅层。形成所述第一牺牲层201的方法例如是：通过热氧化、低压化学气相沉积或等离子增强型化学气相沉积方法在所述衬底100上形成氧化硅层，作为所述第一牺牲层201，本实施例中，所述第一牺牲层201的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，所述第一牺牲层201的厚度例如是0.5微米至2微米。
请参阅图2b，在所述第一牺牲层201上形成第一保护层301。形成所述第一保护层301的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积的方法在所述第一牺牲层201上形成氮化硼层。
请参阅图2c，在所述第一保护层301的部分表面上形成第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403，所述第一背板引线402用于将所述第一背板电极401与所述第一背板接触点403电性连接，所述第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403仅位于AO区域。本实施例中，所述第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403均位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。形成所述第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403的方法例如是：采用低压化学气相沉积(LPCVD)在所述第一保护层301的部分表面上形成掺杂的多晶硅层。然后，采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，以形成所述第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403的图案。
请继续参阅图2c，在所述第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403上以及第一保护层301剩余的表面上形成第二保护层302。形成所述第二保护层302的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的方法形成共形的氮化硼层。
请参阅图2d，刻蚀以去除BO区域的所述第二保护层302及所述第一保护层301，使得BO区域的所述第一牺牲层201的表面露出。
请参阅图2e，形成贯穿所述第二保护层302、第一背板电极401和第一保护层301的多个第一释放孔401a，多个所述第一释放孔401a构成第一释放孔阵列，所述第一释放孔阵列位于AO区域。形成所述第一释放孔401a的方法例如是：在所述第二保护层302的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案；以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除第二保护层302、第一背板电极401和第一保护层301各自的暴露部分，从而形成所述第一释放孔401a。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
作为可选实施例，还可以采用专门的深槽刻蚀机形成所述第一释放孔401a。
刻蚀完成后，剩余的所述第一保护层301、第一背板电极401及第二保护层302仅位于AO区域且共同构成第一背板结构，所述第一背板引线402和所述第一背板接触点403也位于AO区域且用于将所述第一背板结构中的第一背板电极401引出。
请参阅图2f，在所述第一背板结构以及BO区域的所述第一牺牲层201上形成第二牺牲层202，以及在所述第二牺牲层202上表面上形成多个第一凹槽202a，所述第一凹槽202a位于AO区域且位置与所述第一背板结构的位置对应。本实施例中，所述第二牺牲层202为氧化硅层。形成所述第二牺牲层202的方法例如是：通过低压化学气相沉积(LowPressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)或等离子增强型化学气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)的方法形成氧化硅层，作为所述第二牺牲层202。在形成所述第二牺牲层202之后，例如采用化学机械平坦化工艺平整所述第二牺牲层202的上表面。
类似的，所述第二牺牲层202的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，并且还利用所述第二牺牲层202的厚度限定所述第一背板结构与后续形成的第一振动膜之间的间距。根据所述MEMS麦克风的电学和声学性能选择所述第二牺牲层202的厚度，例如是2微米至4微米。
所述第一凹槽202a为所述第二牺牲层202的表面的开口，并且向下延伸。从所述第二牺牲层202的表面观察，所述第一凹槽202a的形状可以为圆形孔、方形孔或三角形孔等多边形孔。从所述第一凹槽202a的截面观察，所述第一凹槽202a的形状为矩形或底面尺寸小于开口面尺寸的梯形或V字形。
形成所述第一凹槽202a的步骤可以是：在所述第二牺牲层202的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述第二牺牲层202的暴露部分，从而形成多个第一凹槽202a。通过控制刻蚀时间，该刻蚀可以在到达所述第二牺牲层202的预定深度停止。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
请参阅图2g，在所述第二牺牲层202上形成第一振动膜501、第二振动膜511、第一振膜引线502、第二振膜引线512及振膜接触点600。其中，所述第一振动膜501及所述第一振膜引线502位于AO区域，所述第二振动膜511及所述第二振膜引线512位于BO区域，所述振膜接触点600位于所述AO区域与BO区域的交界处，所述第一振动膜501、第二振动膜511、第一振膜引线502、第二振膜引线512及振膜接触点600均位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。所述第一振膜引线502用于将所述第一振动膜501与所述振膜接触点600电性连接，所述第二振膜引线512用于将所述第二振动膜211与所述振膜接触点600电性连接。
进一步地，所述第一振动膜501填充所述第一凹槽202a，从而形成用于防止所述第一振动膜501与所述第一背板结构粘附的第一凸起202b，所述第一凸起202b的形状与所述第一凹槽202a的形状相一致。
形成所述第一振动膜501、第二振动膜511、第一振膜引线502、第二振膜引线512及振膜接触点600的方法例如是：采用低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical VaporDeposition，LPCVD)在所述第二牺牲层202上沉积多晶硅；采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，从而在多晶硅层的不同区域分别形成所述第一振动膜501、第二振动膜511、第一振膜引线502、第二振膜引线512及振膜接触点600。
请参阅图2h，在所述第一振动膜501、第二振动膜511、第一振膜引线502、第二振膜引线512及振膜接触点600上形成第三牺牲层203，以及在所述第三牺牲层203的表面上形成多个第二凹槽203a，所述第二凹槽203a位于BO区域且位置与所述第二振动膜511的位置对应。本实施例中，所述第三牺牲层203为氧化硅层。形成所述第三牺牲层203的方法例如是：通过低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)或等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)的方法形成氧化硅层，作为所述第三牺牲层203。在形成所述第三牺牲层203之后，例如采用化学机械平坦化工艺平整所述第三牺牲层203的上表面。
类似的，所述第三牺牲层203的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，并且还利用所述第三牺牲层203的厚度限定所述第二振动膜511与后续形成的第二背板结构之间的间距。根据所述MEMS麦克风的电学和声学性能选择所述第三牺牲层203的厚度，例如是2微米至4微米。
所述第二凹槽203a为所述第三牺牲层203的表面的开口，并且向下延伸。从所述第三牺牲层203的表面观察，所述第二凹槽203a的形状可以为圆形孔、方形孔或三角形孔等多边形孔。从所述第二凹槽203a的截面观察，所述第二凹槽203a的形状为矩形或底面尺寸小于开口面尺寸的梯形或V字形。
形成所述第二凹槽203a的步骤可以是：在所述第三牺牲层203的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述第三牺牲层203的暴露部分，从而形成多个第二凹槽203a。通过控制刻蚀时间，该刻蚀可以在到达所述第三牺牲层203的预定深度停止。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
请参阅图2i，在所述第三牺牲层203上形成第三保护层303。形成所述第三保护层303的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的方法形成共形的氮化硼层。
所述第一保护层510填充所述第二凹槽203a，从而形成用于防止所述第二振动膜511与第二背板结构粘附的第二凸起203b，所述第二凸起203b的形状与所述第二凹槽203a的形状相一致。
请继续参阅图2i，在所述第三保护层303的部分表面上形成第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703。所述第二背板引线702用于将所述第二背板电极701与所述第二背板接触点703电性连接，所述第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703仅位于BO区域。本实施例中，所述第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703均位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。形成所述第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703的方法例如是：采用低压化学气相沉积(LPCVD)在所述第三保护层303的部分表面上形成掺杂的多晶硅层。然后，采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，以形成所述第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703的图案。
请参阅图2j，刻蚀所述第三保护层303和所述第三牺牲层203以形成振膜接触孔600a，以及刻蚀所述第三保护层303、第三牺牲层203和第二牺牲层202以形成第一背板接触孔403a。其中，所述振膜接触孔600a位于所述振膜接触点600上方并贯穿所述第三保护层303和所述第三牺牲层203后露出所述振膜接触点600的表面；所述第一背板接触孔403a位于所述第一背板接触点403上方，贯穿所述第三保护层303和所述第三牺牲层203并延伸至所述第二牺牲层202内，所述第一背板接触孔403a并未露出所述第一背板接触点403。
请参阅图2k，在所述第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703上以及第三保护层303剩余的表面上形成第四保护层304。形成所述第四保护层304的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的方法形成共形的氮化硼层。
当然，由于所述振膜接触孔600a及所述第一背板接触孔403a的存在，所述第四保护层304也会填充所述振膜接触孔600a及所述第一背板接触孔403a的部分深度。
请参阅图2l，刻蚀所述第四保护层304，以在所述第二背板接触点703上方形成第二背板接触孔703a；同时去除所述振膜接触孔600a内填充的所述第四保护层304，使得所述振膜接触点600的表面重新露出；以及，同时去除所述第一背板接触孔403a内填充的所述第四保护层304和所述第一背板接触孔403a底部的所述第二牺牲层202以及第二保护层302，使得所述第一背板接触点403露出。
请参阅图2m，在所述第一背板接触孔403a、第二背板接触孔703a及振膜接触孔600a中填充导电材料，以分别在所述第一背板接触孔403a、第二背板接触孔703a及振膜接触孔600a中形成第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803。如此一来，所述第一背板焊盘801即可通过所述第一背板接触点403及所述第一背板引线402与所述第一背板电极401电性连接；所述第二背板焊盘802通过所述第二背板接触点703及所述第二背板引线702与所述第二背板电极701电性连接；所述振膜焊盘803通过所述振膜接触点600及所述第一振膜引线502与第一振动膜501电性连接，以及通过所述振膜接触点600及所述第二振膜引线512电性连接与第二振动膜511电性连接。
形成所述第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803的方法例如是：通过溅射或蒸发的方法，在所述第四保护层304的表面形成金属层，所述金属层填充所述第一背板接触孔403a、第二背板接触孔703a及振膜接触孔600a并覆盖所述第四保护层304的表面；采用常规光刻和刻蚀步骤对金属层进行图案化以形成所述第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803。
请参阅图2n，形成贯穿所述第四保护层304、第二背板电极701和第三保护层303的多个第二释放孔701a，多个所述第二释放孔701a构成第二释放孔阵列，所述第二释放孔阵列位于BO区域且位置与所述第二振动膜511的位置对应。形成所述第二释放孔701a的方法例如是：在所述第四保护层304的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案；以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除第四保护层304、第二背板电极701和第三保护层303的各自的暴露部分，从而形成所述第二释放孔701a。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
作为可选实施例，还可以采用专门的深槽刻蚀机形成所述第二释放孔701a。
请参阅图2o，刻蚀以去除AO区域的部分第四保护层304形成所述第一开口304a，所述第一开口304a使得AO区域的所述第三牺牲层203的表面裸露。
刻蚀完成后，BO区域剩余的所述第四保护层304、第二背板电极701及第三保护层303共同构成第二背板结构，所述第二背板引线702和所述第二背板接触点703也位于BO区域且用于将所述第二背板结构中的第二背板电极701引出。
请继续参阅图2o，在所述衬底100中形成第一声腔110和第二声腔120，所述第一声腔110位于AO区域，所述第二声腔120位于BO区域。本实施例中，通过化学机械平坦化工艺将所述衬底100减薄至设计值，例如350微米至450微米，优选为400微米。然后，在所述衬底100的下表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述衬底100的暴露部分，从而形成所述第一声腔110和第二声腔120。本实施例中，所述第一声腔110和第二声腔120是沿厚度方向的截面形状为倒梯形的开口，可选的，所述第一声腔110和第二声腔120也可以是沿厚度方向的截面形状为方形或六边形的开口。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
可选的，采用MEMS技术中的常规Bosch工艺以及专门的深槽刻蚀机，形成所述第一声腔110和第二声腔120。
作为可选实施例，刻蚀所述衬底100的背面从而形成所述第一声腔110和第二声腔120的工艺也可以采用硬掩模的方式进行，也即，在所述衬底100的背面形成硬掩模层，然后在硬掩模层中形成图案，再以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述衬底100，从而形成所述第一声腔110和第二声腔120。
请参阅图2p，经由所述第一声腔110、第二声腔120及第一释放孔阵列去除所述第一牺牲层201的一部分及所述第二牺牲层202的一部分，以及经由所述第二释放孔阵列及所述第一开口304a去除所述第三牺牲层203的一部分，以释放所述第一振动膜501及第二振动膜511。
本实施例中，采用氢氟酸作为腐蚀剂，采用所述第一声腔110、第二声腔120、第一释放孔阵列、第二释放孔阵列及第一开口304a作为腐蚀剂的进入通道。所述第一保护层301及所述第二保护层302作为第一背板电极401的保护膜，所述第三保护层303及所述第四保护层304作为第二背板电极701的保护膜，使得在该腐蚀步骤中所述第一背板电极401和所述第二背板电极701不会受到腐蚀。
通过氢氟酸气相熏蒸的方式或氢氟酸湿法腐蚀的方法，所述氢氟酸以所述第一声腔110、第二声腔120、第一释放孔阵列、第二释放孔阵列及第一开口304a作为通道与所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203接触，从而去除所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203各自的一部分，使得所述第一振动膜501及所述第二振动膜511的上下表面的一部分重新暴露，进而释放所述第一振动膜501及第二振动膜511。
在去除所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203的一部分之后，剩余的所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203分别构成所述支撑墙体的第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层，用以支撑所述第一振动膜501及所述第二振动膜511。同时，所述支撑墙体围合成第一空腔和第二空腔，所述第一振动膜501悬于所述第一空腔中，并把所述第一空腔分隔为上下两部分，所述第一释放孔阵列中的第一释放孔(声孔)401a及所述第一声腔110分别与所述第一空腔的下半部分连通，用于在所述第一振动膜501的振动期间提供气流通道；类似的，所述第二振动膜511悬于所述第二空腔中，并把所述第二空腔分隔为上下两部分，所述第二释放孔阵列中的第二释放孔(声孔)701a及所述第二声腔120分别与所述第二空腔的上下两部分连通，用于在所述第二振动膜511的振动期间提供气流通道。
结合图2p及图2q，释放所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203的一部分之后，在AO区域形成了MEMS麦克风011，在BO区域形成了MEMS麦克风021，所述MEMS麦克风011的振动膜和背板电极分别为所述第一振动膜501及第一背板电极401，所述MEMS麦克风021的振动膜和背板电极分别为所述第二振动膜511及第二背板电极701。并且，所述MEMS麦克风011为振动膜在背板电极上方的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风021为振动膜在背板电极下方的MEMS麦克风。
实施例二
图3a及图3b为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图，其中，图3b为MEMS器件的俯视图，图3a为图3b沿BC、CB1、A1D及DA方向的剖视图。结合图3a及图3b所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述背板焊盘及所述振膜焊盘分别具有两个，所述MEMS麦克风组01及所述MEMS麦克风组02对应的焊盘组具有4个焊盘。
具体而言，4个焊盘分别为第一背板焊盘801、第二背板焊盘802、第一振膜焊盘803a及第二振膜焊盘803b。其中，所述第一背板焊盘801和所述第二背板焊盘802分别电性连接至所述第一背板电极401及所述第二背板电极701，以分别将所述第一背板电极401及所述第二背板电极701引出；所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b分别电性连接至所述第一振动膜501及所述第二振动膜511，以分别将所述第一振动膜501及所述第二振动膜511引出。
进一步地，所述第一振动膜501通过所述第一振膜引线502与第一振膜接触点610电性连接，所述第二振动膜511通过所述第二振膜引线512与第二振膜接触点620电性连接。所述第一振膜接触点610与所述第二振膜接触点620之间具有间隙，且所述间隙被所述第三牺牲层203填充，从而实现所述第一振膜接触点610与所述第二振膜接触点620之间的绝缘。所述第一振膜焊盘803a位于所述第一振膜接触点610上方并穿过所述第四保护层304、所述第三保护层303及所述支撑墙体(第三支撑层)与所述第一振膜接触点610实现电性连接，所述第二振膜焊盘803b位于所述第二振膜接触点620上方并穿过所述第四保护层304、所述第三保护层303及所述支撑墙体(第三支撑层)与所述第二振膜接触点620实现电性连接。
请参阅图3b，本实施例中，所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b通过第一导电层910电性连接，如此一来，所述第一振动膜501及所述第二振动膜511也可以实现电性连接。
可以理解的是，所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b也可以不通过所述第一导电层910电性连接，而是通过打线的方式电性连接。
应理解，本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例一中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在制备所述第一振动膜501及所述第二振动膜511时，需要制备出两个振膜接触点，以及在制备所述焊盘组时，需要制备出两个振膜焊盘以及所述第一导电层910，此处不再过多赘述。
实施例三
图4为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图。结合图4所示，与实施例二的区别在于，本实施例中，所述第一振动膜501上方没有第三支撑层，所述第三支撑层仅覆盖所述第二振动膜511的边缘，而所述第一振动膜501直接设置在所述第二支撑层上并进行固定。
请继续参阅图4，所述第一振膜焊盘803a直接形成在所述第一振膜接触点610上并与所述第一振膜接触点610电性连接，所述第一背板焊盘801穿过所述第二支撑层、所述第二保护层302并与所述第一焊盘接触点403电性连接。
请继续参阅图4，本实施例中，所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b通过第二导电层(未示出)电性连接，如此一来，所述第一振动膜501及所述第二振动膜511也可以实现电性连接。后续可以通过在所述第二导电层上形成额外的焊盘将所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b引出。
应理解，本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例二中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在形成所述第二背板电极701、第二背板引线702及第二背板接触点703之后，形成所述第四保护层304之前，利用掩模将AA1区域遮盖住；然后，在释放牺牲层之前去除掩模，释放牺牲层时，所述AA1区域的第三牺牲层完全裸露，会被全部去除，因此所述AA1区域上不会形成第三支撑层；接着在所述第一振膜接触点610上形成第一振膜焊盘803a，以及在第二支撑层上形成第一背板焊盘801即可。
实施例四
图5为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图。结合图5所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述第一振动膜501上方没有第三支撑层，所述第三支撑层仅覆盖所述第二振动膜511的边缘，所述第一振动膜501直接设置在所述第二支撑层上并进行固定。
请继续参阅图5，所述振膜焊盘803直接形成在所述振膜接触点600上并与所述振膜接触点600电性连接，所述第一背板焊盘801穿过所述第二支撑层、所述第二保护层302并与所述第一焊盘接触点403电性连接。
应理解，本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例一中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在形成所述第二背板电极701、第二背板引线702及第二背板接触点703之后，形成所述第四保护层304之前，利用掩模将OA区域遮盖住；然后，在释放牺牲层之前去除掩模，释放牺牲层时，OA区域区域的第三牺牲层完全裸露，会被全部去除，因此所述OA区域上不会形成第三支撑层；接着在所述振膜接触点600上形成所述振膜焊盘803，以及在第二支撑层上形成第一背板焊盘801即可。
实施例五
图6n及图6o为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图，其中，图6o为MEMS器件的俯视图，图6n为图6o沿BC、CA1、B1D及DA方向的剖视图。结合图6n及图6o所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述MEMS麦克风011为振动膜在背板电极下方的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风021为振动膜在背板电极上方的MEMS麦克风。
请继续参阅图6n为图6o，所述第一振动膜501、第一背板结构和第二背板结构、第二振动膜511从下至上设置。也即是说，所述第一振动膜501位于第一层，所述第二振动膜511均位于第二层，所述第一背板电极401及所述第二背板电极402均位于第三层，所述第三层位于所述第一层及所述第二层之间，且所述第一层较所述第二层更靠近所述衬底100。本实施例中，所述第一层位于所述第一支撑层与所述第二支撑层的交界处，所述第二层位于所述第三支撑层上，所述第三层位于所述第二支撑层与所述第三层的交界处。
具体而言，所述第一振动膜501位于所述第一背板结构和所述第二背板结构的下方，且边缘延伸至所述第一支撑层和所述第二支撑层之间进行固定；所述第二振动膜511位于所述第一背板结构和所述第二背板结构的上方，且边缘设置在所述第三支撑层上进行固定；所述第一背板结构和第二背板结构位于同层，且边缘延伸至所述第二支撑层与所述第三支撑层之间进行固定。应理解，所述第一保护层301与所述第四保护层304位于同层，所述第一背板电极401与所述第二背板电极701位于同层，所述第二保护层302与所述第三保护层303位于同层。
进一步地，所述第一保护层301具有面向所述第一振动膜501的第一凸起202b，用以防止所述第一振动膜501在大幅度振动时与所述第一背板结构产生粘连，进而导致所述MEMS麦克风011功能丧失。所述第二振动膜511具有面向所述第二背板结构的第二凸起203b，用以防止所述第二振动膜511在大幅度振动时与所述第二背板结构产生粘连，进而导致所述MEMS麦克风021功能丧失。
可选的，所述第一凸起202b及所述第二凸起203b可以是多棱锥、多棱柱、圆锥或圆柱；所述第一凸起202b及所述第二凸起203b的直径例如是0.5微米至1.5微米，高度例如是0.5微米至1.5微米。
本实施例中，所述MEMS麦克风011还具有与所述第一振动膜501同层设置的第一振膜引线502及第一振膜接触点610，所述第一振动膜501通过所述第一振膜引线502与所述第一振膜接触点610电性连接。类似的，所述MEMS麦克风021还具有与所述第二振动膜511同层设置的第二振膜引线512及第二振膜接触点620，所述第二振动膜511通过所述第二振膜引线512与所述第二振膜接触点620电性连接。
进一步地，所述MEMS麦克风011还具有与所述第一背板电极401同层设置的第一背板引线402及第一背板接触点403，且所述第一背板电极401通过所述第一背板引线402与所述第一背板接触点403电性连接。类似的，所述MEMS麦克风021还具有与所述第二背板电极701同层设置的第二背板引线702及第二背板接触点703，且所述第二背板电极701通过所述第二背板引线702与所述第二背板接触点703电性连接。也即是说，所述第一背板电极401、第一背板引线402、第一背板接触点403、第二背板电极701、第二背板引线702及第二背板接触点703也属于同层。
进一步地，本实施例中，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02的焊盘组中具有四个焊盘，四个焊盘分别为第一背板焊盘801、第二背板焊盘802、第一振膜焊盘803a及第二振膜焊盘803b。其中，所述第一背板焊盘801穿过所述支撑墙体(第三支撑层)、所述第二保护层302与所述第一背板接触点403电性连接，所述第二背板焊盘802穿过所述支撑墙体(第三支撑层)、所述第二保护层302与所述第二背板接触点703电性连接；所述第一振膜焊盘803a穿过所述支撑墙体(第三支撑层及第二支撑层)、第二保护层302及第一保护层与所述第一振膜接触点610电性连接，所述第二振膜焊盘803b直接形成在所述第二振膜接触点620上以与所述第二振膜接触点620电性连接。如此一来，所述第一背板焊盘801即可与所述第一背板电极401电性连接，所述第二背板焊盘802与所述第二背板电极701电性连接，所述第一振膜焊盘803a与所述第一振动膜501电性连接，所述第二振膜焊盘803b与所述第二振动膜511电性连接。如此，可以通过所述焊盘组为所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021施加偏置电压，同时所述焊盘组也可以输出所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021共同输出的所述MEMS差分信号。
可选的，所述第一背板焊盘801与所述第二背板焊盘802之间还形成有第三导电层920，所述第一背板焊盘801与所述第二背板焊盘802通过所述第三导电层920电性连接。如此一来，所述第一背板电极401及所述第二背板电极701也可以实现电性连接。
可以理解的是，所述第一背板焊盘801与所述第二背板焊盘802之间也可以不通过所述第三导电层920电性连接，而是通过打线的方式电性连接。
基于此，本实施例还提供了一种MEMS器件的制备方法，图6a至图6o为本实施例提供的MEMS器件的制备方法的相应步骤对应的结构示意图。接下来，将结合图6a至图6o对MEMS器件的制备方法进行详细说明。本实施例中将以所有所述MEMS单元均为MEMS麦克风，且所有所述MEMS麦克风均同步制备而成为例对所述MEMS器件的制备方法进行详细说明，方便起见，6a至图6o仅适应性地展示出了所述MEMS器件具有MEMS单元组01及MEMS单元组02，且所述MEMS单元组01具有一个MEMS麦克风011，所述MEMS单元组02具有一个MEMS麦克风021时的制备步骤。
请参阅图6a，执行步骤S100，提供衬底100，例如所述衬底100是<100>晶向的硅片，且所述衬底100的掺杂类型为N型，但应理解，本发明对所述衬底100的晶向及掺杂类型并无限制。
进一步地，为了便于描述，将所述衬底100划分区域，其中，BB1区域是用于形成所述MEMS麦克风021的区域，AA1区域是用于形成MEMS麦克风011的区域，C点和D点分别为所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风011的中心。
请继续参阅图6a，执行步骤S200，在所述衬底100上形成第一牺牲层201，所述第一牺牲层201例如是氧化硅层。形成所述第一牺牲层201的方法例如是：通过热氧化、低压化学气相沉积或等离子增强型化学气相沉积方法在所述衬底100上形成氧化硅层，作为所述第一牺牲层201，本实施例中，所述第一牺牲层201的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，所述第一牺牲层201的厚度例如是0.5微米至2微米。
请参阅图6b，在所述第一牺牲层201上形成第一振动膜501、第一振膜引线502及第一振膜接触点610。其中，所述第一振动膜501、第一振膜引线502及第一振膜接触点610均位于AA1区域。所述第一振动膜501、第一振膜引线502及第一振膜接触点610均位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。所述第一振膜引线502用于将所述第一振动膜501与所述第一振膜接触点610电性连接。
形成所述第一振动膜501、第一振膜引线502及第一振膜接触点610的方法例如是：采用低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)在所述第一牺牲层201上沉积多晶硅；采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，从而在多晶硅层的不同区域分别形成所述第一振动膜501、第一振膜引线502及第一振膜接触点610。
请参阅图6c，在所述第一振动膜501、第一振膜引线502及第一振膜接触点610上以及裸露的所述第一牺牲层201上形成第二牺牲层202，以及在所述第二牺牲层202的上表面上形成多个第一凹槽202a，所述第一凹槽202a位于AA1区域且位置与所述第一振动膜501的位置对应。本实施例中，所述第二牺牲层202为氧化硅层。形成所述第二牺牲层202的方法例如是：通过低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)或等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)的方法在形成氧化硅层，作为所述第二牺牲层202。在形成所述第二牺牲层202之后，例如采用化学机械平坦化工艺平整所述第二牺牲层202的上表面。
类似的，所述第二牺牲层202的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，并且还利用所述第二牺牲层202的厚度限定所述第一振动膜501与后续形成的第一背板结构之间的间距。根据所述MEMS麦克风的电学和声学性能选择所述第二牺牲层202的厚度，例如是2微米至4微米。
所述第一凹槽202a为所述第二牺牲层202的表面的开口，并且向下延伸。从所述第二牺牲层202的表面观察，所述第一凹槽202a的形状可以为圆形孔、方形孔或三角形孔等多边形孔。从所述第一凹槽202a的截面观察，所述第一凹槽202a的形状为矩形或底面尺寸小于开口面尺寸的梯形或V字形。
形成所述第一凹槽202a的步骤可以是：在所述第二牺牲层202的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述第二牺牲层202的暴露部分，从而形成多个第一凹槽202a。通过控制刻蚀时间，该刻蚀可以在到达所述第二牺牲层202的预定深度停止。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
请参阅图6d，刻蚀所述第二牺牲层202以形成第一振膜接触孔610a，所述第一振膜接触孔610a位于所述第一振膜接触点610上方，且所述第一振膜接触孔610a并未贯穿所述第二牺牲层202。
请参阅图6e，在所述第二牺牲层202层沉积保护层材料，保护层材料在AA1区域的第二牺牲层202上的部分构成第一保护层301，以及在BB1区域的第二牺牲层202上的部分构成第四保护层304。形成所述第四保护层304的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的方法在第二牺牲层202上形成氮化硼层。
当然，由于所述第一振膜接触孔610a的存在，所述第一保护层301也会填充所述第一振膜接触孔610a的部分深度。
进一步地，所述第一保护层301填充所述第一凹槽202a，从而形成用于防止所述第一振动膜501与后续形成的第一背板结构粘附的第一凸起202b，所述第一凸起202b的形状与所述第一凹槽202a的形状相一致。
请参阅图6f，在所述第一保护层301上形成第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403，以及在所述第四保护层304上形成第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703。
所述第一背板引线402用于将所述第一背板电极401与所述第一背板接触点403电性连接，所述第一背板电极401、第一背板引线402以及第一背板接触点403仅位于AA1区域。所述第二背板引线702用于将所述第二背板电极701与所述第二背板接触点703电性连接，所述第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703仅位于BB1区域。
本实施例中，所述第一背板电极401、第一背板引线402、第一背板接触点403、第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703均位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。形成所述第一背板电极401、第一背板引线402、第一背板接触点403、第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703的方法例如是：采用低压化学气相沉积(LPCVD)分别在所述第一保护层301及所述第四保护层304的表面上形成掺杂的多晶硅层。然后，采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，以形成所述第一背板电极401、第一背板引线402、第一背板接触点403、第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703的图案。
请继续参阅图6f，在所述第一背板电极401、第一背板引线402、第一背板接触点403、第二背板电极701、第二背板引线702以及第二背板接触点703上以及第一保护层301和第四保护层304剩余的表面上沉积保护层材料，保护层材料在AA1区域的部分构成第二保护层302，以及在BB1区域的部分构成第三保护层303。形成所述第二保护层302及所述第三保护层303的方法例如是：通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的方法形成共形的氮化硼层。
请参阅图6g，形成贯穿所述第二保护层302、第一背板电极401和第一保护层301的多个第一释放孔401a；以及形成贯穿所述第四保护层304、第二背板电极701和第三保护层303的多个第二释放孔701a。多个所述第一释放孔401a构成第一释放孔阵列，所述第一释放孔阵列位于AA1区域；多个所述第二释放孔701a构成第二释放孔阵列，所述第二释放孔阵列位于BB1区域且位置与所述第一振动膜501的位置对应。形成所述第一释放孔401a及所述第二释放孔701a的方法例如是：整面沉积抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案；以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除第二保护层302、第一背板电极401和第一保护层301各自的暴露部分，从而形成所述第一释放孔401a；以及去除所述第四保护层304、第二背板电极701和第三保护层303各自的暴露部分，从而形成所述第二释放孔701a。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
作为可选实施例，还可以采用专门的深槽刻蚀机形成所述第一释放孔401a及所述第二释放孔701a。
请参阅图6h，刻蚀以去除第二背板接触点703及第一背板接触点403之间的部分保护层材料形成所述第二开口324，同时，所述第一振膜接触孔610a中的剩余的所述第一保护层301也被完全去除，露出所述第二牺牲层202。所述第二开口324将所述第一保护层301和所述第四保护层304分隔为两部分，同时也将所述第二保护层302和第三保护层303分隔为两部分，所述第二开口324底部的所述第二牺牲层202的表面裸露。
刻蚀完成后，剩余的所述第一保护层301、第一背板电极401及第二保护层302共同构成第一背板结构，所述第一背板引线402和所述第一背板接触点403用于将所述第一背板结构中的第一背板电极401引出。剩余的所述第四保护层304、第二背板电极701及第三保护层303共同构成第二背板结构，所述第二背板引线702和所述第二背板接触点703用于将所述第二背板结构中的第二背板电极701引出。
请参阅图6i，整面沉积第三牺牲层203，以及在所述第三牺牲层203的表面上形成多个第二凹槽203a，所述第二凹槽203a位于BB1区域且位置与所述第二背板电极701的位置对应。所述第三牺牲层203覆盖所述第二保护层302及第三保护层303并填充所述第二开口324、第一释放孔401a、第二释放孔701a及至少部分深度的第一振膜接触孔610a。本实施例中，所述第三牺牲层203为氧化硅层。形成所述第三牺牲层203的方法例如是：通过低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)或等离子增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)的方法形成氧化硅层，作为所述第三牺牲层203。在形成所述第三牺牲层203之后，例如采用化学机械平坦化工艺平整所述第三牺牲层203的上表面。
类似的，所述第三牺牲层203的一部分将作为牺牲层，用于形成空腔的一部分，并且还利用所述第三牺牲层203的厚度限定所述第二背板结构与后续形成的第二振动膜之间的间距。根据所述MEMS麦克风的电学和声学性能选择所述第三牺牲层203的厚度，例如是2微米至4微米。
所述第二凹槽203a为所述第三牺牲层203的表面的开口，并且向下延伸。从所述第三牺牲层203的表面观察，所述第二凹槽203a的形状可以为圆形孔、方形孔或三角形孔等多边形孔。从所述第二凹槽203a的截面观察，所述第二凹槽203a的形状为矩形或底面尺寸小于开口面尺寸的梯形或V字形。
形成所述第二凹槽203a的步骤可以是：在所述第三牺牲层203的表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述第三牺牲层203的暴露部分，从而形成多个第二凹槽203a。通过控制刻蚀时间，该刻蚀可以在到达所述第三牺牲层203的预定深度停止。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
请参阅图6j，在所述第三牺牲层203上形成第二振动膜511、第二振膜引线512及第二振膜接触点620。其中，所述第二振动膜511、所述第二振膜引线512及第二振膜接触点620均位于BB1区域。所述第二振动膜511、所述第二振膜引线512及第二振膜接触点620均位于同层且均由掺杂的多晶硅组成。所述第二振膜引线512用于将所述第二振动膜511与所述第二振膜接触点620电性连接。
进一步地，所述第二振动膜511填充所述第二凹槽203a，从而形成用于防止所述第二振动膜511与所述第二背板结构粘附的第二凸起203b，所述第二凸起203b的形状与所述第二凹槽203a的形状相一致。
形成所述第二振动膜511、第二振膜引线512及第二振膜接触点620的方法例如是：采用低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)在所述第三牺牲层203上沉积多晶硅；采用光刻和刻蚀步骤对多晶硅层进行图案化，从而在多晶硅层的不同区域分别形成所述第二振动膜511、第二振膜引线512及第二振膜接触点620。
请参阅图6k，刻蚀所述第三牺牲层203以及所述第二保护层302以形成第一背板接触孔403a、刻蚀所述第三牺牲层203以及所述第三保护层303以形成第二背板接触孔703a，以及刻蚀所述第三牺牲层203及第二牺牲层202，使得所述第一振膜接触孔610向下延伸至露出所述第一振膜接触点610。其中，所述第一背板接触孔403a位于所述第一背板接触点403上方并贯穿所述第三牺牲层203、第二保护层302后露出所述第一背板接触点403的表面；所述第二背板接触孔703a位于所述第二背板接触点703上方，贯穿所述第三牺牲层203、所述第三保护层303后露出所述第二背板接触点703的表面。
请参阅图6l，在所述第一背板接触孔403a、第二背板接触孔703a及第一振膜接触孔610a中填充导电材料，以分别在所述第一背板接触孔403a、第二背板接触孔703a及第一振膜接触孔610a中形成第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及第一振膜焊盘803a，同时还可以在所述第二振膜接触点620上直接形成第二振膜焊盘803b。如此一来，所述第一背板焊盘801即可通过所述第一背板接触点403及所述第一背板引线402与所述第一背板电极401电性连接；所述第二背板焊盘802通过所述第二背板接触点703及所述第二背板引线702与所述第二背板电极701电性连接；所述第一振膜焊盘803a通过所述第一振膜接触点610及所述第一振膜引线502与第一振动膜501电性连接，所述第二振膜焊盘803b通过所述第二振膜接触点620及所述第二振膜引线512与所述第二振动膜511电性连接。
形成所述第一背板焊盘801、第二背板焊盘802、第一振膜焊盘803a及第二振膜焊盘803b的方法例如是：通过溅射或蒸发的方法形成整面的金属层，所述金属层还填充所述第一背板接触孔403a、第二背板接触孔703a及第一振膜接触孔610a；采用常规光刻和刻蚀步骤对金属层进行图案化以形成所述第一背板焊盘801、第二背板焊盘802、第一振膜焊盘803a及第二振膜焊盘803b。
请参阅图6m，在所述衬底100中形成第一声腔110和第二声腔120，所述第一声腔110位于AA1区域，所述第二声腔120位于BB1区域。本实施例中，通过化学机械平坦化工艺将所述衬底100减薄至设计值，例如350微米至450微米，优选为400微米。然后，在所述衬底100的下表面形成抗蚀剂层，采用光刻工艺在抗蚀剂层中形成包含开口的图案。以抗蚀剂层作为掩模，采用选择性的刻蚀剂去除所述衬底100的暴露部分，从而形成所述第一声腔110和第二声腔120。本实施例中，所述第一声腔110和第二声腔120是沿厚度方向的截面形状为倒梯形的开口，可选的，所述第一声腔110和第二声腔120也可以是沿厚度方向的截面形状为方形或六边形的开口。在刻蚀之后，可以通过灰化或溶剂中溶解来去除抗蚀剂层。
可选的，采用MEMS技术中的常规Bosch工艺以及专门的深槽刻蚀机，形成所述第一声腔110和第二声腔120。
作为可选实施例，刻蚀所述衬底100的背面从而形成所述第一声腔110和第二声腔120的工艺也可以采用硬掩模的方式进行，也即，在所述衬底100的背面形成硬掩模层，然后在硬掩模层中形成图案，再以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述衬底100，从而形成所述第一声腔110和第二声腔120。
请参阅图6n，由于AA1区域的所述第三牺牲层203的表面裸露，经由所述第一声腔110、第二声腔120、第一释放孔阵列及第二释放孔阵列可以去除所述第一牺牲层201、所述第二牺牲层202及所述第三牺牲层203的一部分，以释放所述第一振动膜501及第二振动膜511。
本实施例中，采用氢氟酸作为腐蚀剂，采用所述第一声腔110、第二声腔120、第一释放孔阵列、第二释放孔阵列及所述第三牺牲层203裸露的表面作为腐蚀剂的进入通道。所述第一保护层301及所述第二保护层302作为第一背板电极401的保护膜，所述第三保护层303及所述第四保护层304作为第二背板电极701的保护膜，使得在该腐蚀步骤中所述第一背板电极401和所述第二背板电极701不会受到腐蚀。
通过氢氟酸气相熏蒸的方式或氢氟酸湿法腐蚀的方法，所述氢氟酸以所述第一声腔110、第二声腔120、第一释放孔阵列、第二释放孔阵列及所述第三牺牲层203裸露的表面作为通道与所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203接触，从而去除所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203各自的一部分，使得所述第一振动膜501及所述第二振动膜511的上下表面的一部分重新暴露，进而释放所述第一振动膜501及第二振动膜511。
在去除所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203的一部分之后，剩余的所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203分别构成所述支撑墙体的第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层，用以支撑所述第一振动膜501及所述第二振动膜511。同时，所述支撑墙体围合成第一空腔和第二空腔，所述第一振动膜501悬于所述第一空腔中，并把所述第一空腔分隔为上下两部分，所述第一释放孔阵列中的第一释放孔(声孔)401a及所述第一声腔110分别与所述第一空腔的两个部分连通，用于在所述第一振动膜501的振动期间提供气流通道；所述第二振动膜511位于所述第二空腔上，所述第二释放孔阵列中的第二释放孔(声孔)701a将所述第二空腔分隔为相互连通的两个部分，所述第二空腔以及所述第二振动膜511的上方空间可以用于在所述第二振动膜511的振动期间提供气流通道。
结合图6n及图6o，释放所述第一牺牲层201、第二牺牲层202及第三牺牲层203的一部分之后，在AA1区域形成了MEMS麦克风011，在BB1区域形成了MEMS麦克风021，所述MEMS麦克风011的振动膜和背板电极分别为所述第一振动膜501及第一背板电极401，所述MEMS麦克风021的振动膜和背板电极分别为所述第二振动膜511及第二背板电极701。并且，所述MEMS麦克风011为振动膜在背板电极下方的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风021为振动膜在背板电极上方的MEMS麦克风。
接着，在形成所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b时同步形成第三导电层920，使得所述第一振膜焊盘803a与所述第二振膜焊盘803通过所述第三导电层920电性连接。如此一来，所述第一振动膜501及所述第二振动膜511也可以实现电性连接。
可以理解的是，所述第一振膜焊盘803a及所述第二振膜焊盘803b之间也可以不通过所述第三导电层920电性连接，而是通过打线的方式电性连接。
实施例六
图7a及图7b为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图，其中，图7b为MEMS器件的俯视图，图7a为图7b沿BC、CO、OD及DA方向的剖视图。结合图7a及图7b所示，与实施例五的区别在于，本实施例中，所述背板焊盘仅有一个，所述MEMS麦克风组01及所述MEMS麦克风组02对应的焊盘组具有3个焊盘。
具体而言，3个焊盘分别为背板焊盘800、第一振膜焊盘803a及第二振膜焊盘803b。具体而言，所述第一背板电极401通过所述第一背板引线402与背板接触点743电性连接，所述第二背板电极701通过所述第二背板引线702与背板接触点743电性连接。所述背板接触点743位于所述第一背板引线402与所述第二背板引线702之间并将所述第一背板引线402与所述第二背板引线702电性连接，所述第一背板电极401与所述第二背板电极701共享所述背板接触点743。所述背板焊盘800穿过所述支撑墙体(第三支撑层)、所述第二保护层302和第三保护层303与所述背板接触点743电性连接，如此一来，所述第一背板电极401及所述第二背板电极701共享所述背板焊盘800，所述背板焊盘800可以将所述第一背板电极401及所述第二背板电极701引出。
应理解，本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例五中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在制备所述第一背板电极401及所述第二背板电极701时，只需要制备出一个背板接触点，以及在制备所述焊盘组时，只需要制备出一个背板焊盘，此处不再过多赘述。
实施例七
图8为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图。结合图8所示，与实施例五的区别在于，本实施例中，所述第一背板结构上方没有第三支撑层，所述第三支撑层仅覆盖所述第二背板结构的边缘，所述第一背板结构直接形成在所述第二支撑层上并进行固定。
请继续参阅图8，所述第一背板焊盘801直接形成在所述第一背板接触点403上并与所述第一背板接触点403电性连接，所述第一振膜焊盘803a穿过所述第二保护层302、第一保护层301及第二支撑层并与所述第一振膜接触点610电性连接。
请继续参阅图8，本实施例中，所述第二背板焊盘802与所述第一背板焊盘801通过第五导电层(未示出)电性连接，如此一来，所述第二背板焊盘802与所述第一背板焊盘801也可以实现电性连接。后续可以通过在所述第五导电层上形成额外的焊盘将所述第二背板焊盘802与所述第一背板焊盘801引出。
应理解，本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例五中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在释放牺牲层之前，先将AA1区域的第三牺牲层203全部去除；接着再去除所述第一背板接触点403和第一振膜接触点610上的第三保护层302，以及刻蚀形成露出第一振膜接触点610和第二背板接触点703的接触孔，然后再同步形成第一背板焊盘801、第二背板焊盘802、第一振膜焊盘803a和第二振膜焊盘803b。
实施例八
图9为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图。结合图9所示，与实施例六的区别在于，本实施例中，所述第一背板结构上方没有第三支撑层，所述第三支撑层仅覆盖所述第二背板结构的边缘，所述第一背板结构直接形成在所述第二支撑层上并进行固定。
请继续参阅图9，所述背板焊盘800直接形成在所述背板接触点743上并与所述背板接触点743电性连接，所述第一振膜焊盘803a穿过所述第一保护层301、第二保护层302及第二支撑层并与所述第一振膜接触点610电性连接。
应理解，本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例六中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在释放牺牲层之前，先将OA区域的第三牺牲层203全部去除；接着再去除所述背板接触点743和第一振膜接触点610上的第三保护层302，以及刻蚀形成露出第一振膜接触点610的接触孔，然后再同步形成背板焊盘800、第一振膜焊盘803a和第二振膜焊盘803b。
实施例九
图10为本实施例提供的MEMS器件的俯视图。如图10所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02均具有两个MEMS单元，所述MEMS单元组01的其中一个MEMS单元与所述MEMS单元组02中其中一个MEMS单元电性连接并形成MEMS差分对。其中，所述MEMS单元组01中的两个MEMS单元分别为MEMS麦克风011和MEMS麦克风012，所述MEMS单元组02中的两个MEMS单元分别为MEMS麦克风021和MEMS麦克风022。
进一步地，作为可选实施例，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02不限于均相同数量的MEMS单元，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02也可以具有不同数量的MEMS单元。例如所述MEMS单元组01具有一个所述MEMS单元，所述MEMS单元组02具有两个MEMS单元；或者，所述MEMS单元组01具有三个所述MEMS单元，所述MEMS单元组02具有一个个MEMS单元，此处不再过多赘述。
进一步地，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012并联，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022并联。具体而言，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012的振动膜彼此电性连接，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012的背板电极彼此电性连接，以使所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012并联；类似的，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的振动膜彼此电性连接，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的背板电极彼此电性连接，以使所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022并联。
以所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012为例，所述MEMS麦克风011具有第一振动膜501及第一背板电极401，所述MEMS麦克风012具有第三振动膜500及第三背板电极700，所述第一振动膜501与所述第三振动膜500通过第四导电层50电性连接，所述第一背板电极401与所述第三背板电极700通过第五导电层70电性连接。可选的，所述第四导电层50、所述第一振动膜501及第三振动膜500的材料相同，且同步制备而成；所述第五导电层70与所述第一背板电极401及所述第三背板电极700的材料相同，且同步制备而成，制备工艺比较简单。
与所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012相似，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的振动膜之间以及背板电极之间也是通过导电层电性连接的。
本实施例中，所述MEMS单元组01和所述MEMS单元组02属于同一级，且对应一个焊盘组，所述第一MEMS单元组的其中一个MEMS单元通过焊盘引出第一MEMS信号，所述第二MEMS单元组的其中一个MEMS单元通过焊盘引出第二MEMS信号，所述第一MEMS单元组的其中一个MEMS单元与所述第二MEMS单元组中其中一个MEMS单元之间通过焊盘连接，所述第一MEMS信号与第二MEMS信号形成MEMS差分信号。
本实施例中，所述焊盘组中包括第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803。
所述第一背板焊盘801与所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012的背板电极电性连接，所述第二背板焊盘802与所述MEMS麦克风021及所述MEMS麦克风022的背板电极电性连接，所述振膜焊盘803与所述MEMS麦克风011、MEMS麦克风012、MEMS麦克风021及MEMS麦克风022的振动膜电性连接；如此，可以通过所述焊盘组同步为所述MEMS麦克风011、所述MEMS麦克风012、MEMS麦克风021及MEMS麦克风022施加偏置电压，同时所述焊盘组也可以输出所述MEMS麦克风012、MEMS麦克风021及MEMS麦克风022共同提供的MEMS差分信号。
本实施例中，所述第一背板焊盘801位于所述MEMS麦克风011中，所述第二背板焊盘802位于所述MEMS麦克风021中，所述振膜焊盘803位于所述所述MEMS麦克风011与所述MEMS麦克风021之间，但不应以此为限，所述第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803也可以分布于所述衬底100上任何可能的位置，此处不再过多赘述。
进一步地，本实施例中，所述MEMS单元组01与所述MEMS单元组02沿第一方向排布，所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012沿第二方向排布，所述MEMS麦克风021及所述MEMS麦克风022也沿第二方向排布，且所述MEMS麦克风011与所述MEMS麦克风021沿第一方向排布对齐，所述MEMS麦克风012与所述MEMS麦克风022沿第一方向对齐。如此一来，所述MEMS麦克风011、MEMS麦克风012、MEMS麦克风021及MEMS麦克风022在所述衬底100上是呈阵列分布的，从而节约了器件的面积。本实施例中，所述第一方向是行方向，所述第二方向是列方向，作为可选实施例，所述第一方向与所述第二方向也不限于是行方向和列方向，且所述第一方向与所述第二方向垂直或不垂直均可。
应理解，所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012为相同的MEMS结构，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022为相同的MEMS结构。所述MEMS器件在进行制备时，所述MEMS麦克风011、MEMS麦克风012、MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022均是同步制备在所述衬底100上的，也即：在所述衬底100上同步制备出4个所述MEMS麦克风，从而形成所述MEMS器件。
实施例十
图11为本实施例提供的MEMS器件的俯视图。如图11所示，与实施例九的区别在于，本实施例中，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012的位置呈对角线分布，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的位置呈对角线分布。且所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风022的振动膜通过第七导电层51彼此电性连接，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风012的振动膜通过第七导电层52彼此电性连接；所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012的背板电极通过第六导电层72彼此电性连接，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的背板电极通过第六导电层71彼此电性连接。
实施例十一
图12为本实施例提供的MEMS器件的结构示意图。结合图12所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述MEMS器件包括4个MEMS单元组，其中，MEMS单元组01和MEMS单元组02属于同一级，MEMS单元组03和MEMS单元组04属于同一级，所述MEMS单元组01、MEMS单元组02、MEMS单元组03和MEMS单元组04均制备于衬底100上。
进一步地，本实施例中，所述MEMS单元组01、MEMS单元组02、MEMS单元组03和MEMS单元组04中均具有一个MEMS单元，但不应以此为限。所述MEMS单元组01中的MEMS单元为MEMS麦克风011，所述MEMS单元组02中的MEMS单元为MEMS麦克风021，所述MEMS单元组03中的MEMS单元为MEMS麦克风031，所述MEMS单元组04中的MEMS单元为MEMS麦克风041。
所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风031的结构相同，均为振动膜在背板电极上方的MEMS麦克风；所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风041的结构相同，均为振动膜在背板电极下方的MEMS麦克风。
进一步地，每一级MEMS单元组的焊盘组中具有三个焊盘，三个焊盘分别是第一背板焊盘801、第二背板焊盘802及振膜焊盘803，也即是说，所述MEMS器件中具有两个第一背板焊盘801、两个第二背板焊盘802及两个振膜焊盘803。其中，两个第一背板焊盘801分别与所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风031的背板电极电性连接，两个第二背板焊盘802分别与所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风041的背板电极电性连接，一个所述振膜焊盘803与所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021的振动膜均电性连接，另一个所述振膜焊盘803与所述MEMS麦克风031及所述MEMS麦克风041的振动膜均电性连接。
本实施例可以通过在两个焊盘组之间的焊盘进行走线或通过打线将每一级输出的MEMS信号级联，从而提升灵敏度和信噪比。
本实施例中的MEMS器件的制备方法与实施例一中的MEMS器件的制备方法相似，区别仅在于，在制备所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021时还同步制备了所述MEMS麦克风031和所述MEMS麦克风041，以及在制备所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风021的焊盘组时，还通需要同步制备所述MEMS麦克风031和所述MEMS麦克风041的焊盘组。
综上，在本实施例提供的MEMS器件及其制备方法中，包括制备于同一衬底上的至少两个MEMS单元组，每个所述MEMS单元组包括若干MEMS单元，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组中的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接。本发明中同一级的两个MEMS单元组可实现横向差分，相较于纵向差分来说，横向差分结构更容易制备，两个MEMS单元组的电容也更容易匹配；并且，不同级的MEMS单元组输出的MEMS信号后续可以实现信号级联，可用于制作多级级联结构的MEMS系统，从而提升灵敏度和信噪比。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (37)

1.一种MEMS器件，其特征在于，包括制备于同一衬底上的至少两个MEMS单元组，每个所述MEMS单元组包括若干MEMS单元，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组中的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接；
在同一级的两个MEMS单元组中，所有MEMS单元的振膜在纵向上对齐，两个MEMS单元组的背板分别位于振膜的上下两侧，或者，所有MEMS单元的背板在纵向上对齐，两个MEMS单元组的振膜分别位于背板的上下两侧。
2.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组分别为第一MEMS单元组及第二MEMS单元组，所述第一MEMS单元组和所述第二MEMS单元组中均包括一个MEMS单元，所述第一MEMS单元组中的MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的MEMS单元电性连接之后形成MEMS差分对。
3.如权利要求2所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一MEMS单元组中的MEMS单元通过焊盘引出第一MEMS信号，所述第二MEMS单元组中的MEMS单元通过焊盘引出第二MEMS信号，所述第一MEMS单元组中的MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的MEMS单元之间通过焊盘连接，所述第一MEMS信号与所述第二MEMS信号形成MEMS差分信号。
4.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组分别为第一MEMS单元组及第二MEMS单元组，所述第一MEMS单元组和所述第二MEMS单元组中均包括两个并联MEMS单元，所述第一MEMS单元组中的其中一个MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的其中一个MEMS单元电性连接并形成MEMS差分对。
5.如权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一MEMS单元组中的其中一个MEMS单元通过焊盘引出第一MEMS信号，所述第二MEMS单元组中的其中一个MEMS单元通过焊盘引出第二MEMS信号，所述第一MEMS单元组中的其中一个MEMS单元与所述第二MEMS单元组中的其中一个MEMS单元之间通过焊盘连接，所述第一MEMS信号与所述第二MEMS信号形成MEMS差分信号。
6.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述电性连接为通过焊盘电性连接。
7.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述电性连接为通过打线电性连接。
8.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，每个所述MEMS单元组中的MEMS单元均为相同的MEMS结构。
9.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，不同MEMS单元组的MEMS单元之间构成MEMS差分信号的MEMS单元为同一级，同一级的MEMS单元在受激励时，同一级的MEMS单元的电容变化量为反向且输出MEMS差分信号，同一所述MEMS单元组中的MEMS单元的电容变化量为同向的。
10.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，任意两个所述MEMS单元组中的MEMS单元的数量相同或不同。
11.如权利要求9所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组对应一个焊盘组，每个所述焊盘组中包括至少三个焊盘，同一级的两个MEMS单元组通过对应的所述焊盘组共同输出MEMS信号。
12.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，每个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜彼此电性连接，每个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极彼此电性连接，以使每个所述MEMS单元组中的至少两个所述MEMS单元并联。
13.如权利要求9所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜彼此电性连接。
14.如权利要求9所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极彼此电性连接。
15.如权利要求13所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个所述MEMS单元的振动膜直接电性连接并通过焊盘引出或通过焊盘电性连接。
16.如权利要求14所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个所述MEMS单元的背板电极直接电性连接并通过焊盘引出或通过焊盘电性连接。
17.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，在同一级的两个MEMS单元组中，一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元为振动膜位于背板电极上方的MEMS麦克风，另一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元为振动膜位于背板电极下方的MEMS麦克风。
18.如权利要求13所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中，一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极均位于第一层，另一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极均位于第二层，两个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜均位于第三层，所述第三层位于所述第一层及所述第二层之间，且所述第一层较所述第二层更靠近所述衬底。
19.如权利要求18所述的MEMS器件，其特征在于，所有所述MEMS单元的背板电极靠近其振动膜的一面形成有保护层，振动膜位于第三层且背板电极位于第一层的所有所述MEMS单元的振动膜具有面向其背板电极的第一凸起，振动膜位于第三层且背板电极位于第二层的所有所述MEMS单元的背板电极上的保护层具有面向其振动膜的第二凸起。
20.如权利要求14所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中，一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜均位于第一层，另一个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的振动膜均位于第二层，两个所述MEMS单元组中的所有所述MEMS单元的背板电极均位于第三层，所述第三层位于所述第一层及所述第二层之间，且所述第一层较所述第二层更靠近所述衬底。
21.如权利要求20所述的MEMS器件，其特征在于，所有所述MEMS单元的背板电极靠近其振动膜的一面形成有保护层，振动膜位于第一层且背板电极位于第三层的所有所述MEMS单元的背板电极上的保护层具有面向其振动膜的第一凸起，振动膜位于第二层且背板电极位于第三层的所有所述MEMS单元的振动膜上具有面向其背板电极的第二凸起。
22.如权利要求21所述的MEMS器件，其特征在于，还包括支撑围墙，所述支撑围墙包括依次堆叠于所述衬底上的第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层，所述第一层位于所述第一支撑层与所述第二支撑层的交界处，所述第二层位于所述第三支撑层上，所述第三层位于所述第二支撑层与所述第三层的交界处。
23.如权利要求22所述的MEMS器件，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的背板电极的边缘；或者，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的振动膜的边缘。
24.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS单元组沿第一方向排布，每个所述MEMS单元组中的所述MEMS单元沿第二方向排布，以使所有所述MEMS单元阵列分布。
25.如权利要求24所述的MEMS器件，其特征在于，每个所述MEMS单元组中对应的MEMS单元在所述第一方向上对齐。
26.如权利要求24或25所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。
27.一种MEMS器件的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底；以及，
在所述衬底上制备至少两个MEMS单元组，每两个所述MEMS单元组为同一级，同一级的两个MEMS单元组的MEMS单元的背板和振膜相对位置不同，且一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元与另一个MEMS单元组中的至少一个MEMS单元电性连接；
在同一级的两个MEMS单元组中，所有MEMS单元的振膜在纵向上对齐，两个MEMS单元组的背板分别位于振膜的上下两侧，或者，所有MEMS单元的背板在纵向上对齐，两个MEMS单元组的振膜分别位于背板的上下两侧。
28.如权利要求27所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在所述衬底上同步制备出所有所述MEMS单元。
29.如权利要求28所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，所述MEMS单元为MEMS麦克风，在所述衬底上同步制备出所有所述MEMS单元的步骤包括：
在所述衬底上形成第一牺牲层；
在所述第一牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的任一MEMS单元组的所有MEMS单元的背板电极；
在所述第一牺牲层及所述背板电极上形成第二牺牲层；
在所述第二牺牲层上形成所有所述MEMS单元的振动膜；
在所有所述振动膜上形成第三牺牲层；
在所述第三牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的另一MEMS单元组的所有MEMS单元的背板电极；以及，
释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层。
30.如权利要求29所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述第二牺牲层之后，刻蚀所述第二牺牲层形成多个第一凹槽，所述第一凹槽的位置对应所述第一牺牲层上形成的背板电极；以及在所述第二牺牲层上形成所有MEMS单元的振动膜时，所述第一牺牲层上形成的背板电极对应的振动膜填充所述第一凹槽以形成第一凸起；以及，
形成所述第三牺牲层之后，刻蚀所述第三牺牲层形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的位置对应所述第三牺牲层上形成的背板电极；以及，在所述第三牺牲层上形成背板电极之前，还在所述第三牺牲层上形成保护层，所述保护层填充所述第二凹槽以形成第二凸起。
31.如权利要求28所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，所述MEMS单元为MEMS麦克风，在所述衬底上同步制备出所有所述MEMS单元的步骤包括：
在所述衬底上形成第一牺牲层；
在所述第一牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的任一MEMS单元组的所有MEMS单元的振动膜；
在所述第一牺牲层及所述振动膜上形成第二牺牲层；
在所述第二牺牲层上形成所有所述MEMS单元的背板电极；
在所有所述背板电极上形成第三牺牲层；
在所述第三牺牲层上形成同一级的两个MEMS单元组中的另一MEMS单元组的所有MEMS单元的振动膜；以及，
释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层。
32.如权利要求31所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成所述第二牺牲层之后，刻蚀所述第二牺牲层形成多个第一凹槽，所述第一凹槽的位置对应所述第一牺牲层上形成的振动膜；以及在所述第二牺牲层上形成所有MEMS单元的背板电极之前，还在所述第二牺牲层上形成保护层，所述保护层填充所述第一凹槽以形成第一凸起；以及，
形成所述第三牺牲层之后，刻蚀所述第三牺牲层形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的位置对应所述第三牺牲层上形成的振动膜；以及，在所述第三牺牲层上形成振动膜时，所述第三牺牲层上形成的振动膜填充所述第二凹槽以形成第二凸起。
33.如权利要求29～31中任一项所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，在释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层之前，还包括：
在所述第三牺牲层上形成焊盘组，每个所述焊盘组对应同一级的两个MEMS单元组，每个所述焊盘组中包括至少三个焊盘，同一级的两个MEMS单元组通过对应的所述焊盘组共同输出MEMS信号。
34.如权利要求33所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，形成每个振动膜时，还同步形成对应的振膜引线及振膜接触点，所述振膜引线用于将所述振膜接触点与对应的振动膜电性连接；形成每个背板电极时，还同步形成对应的背板引线及背板接触点，所述背板引线用于将所述背板接触点与对应的背板电极电性连接，所述焊盘组中的焊盘与对应的振膜接触点电性连接或与对应的背板接触点电性连接。
35.如权利要求34所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中对应的MEMS单元的振动膜共享一个所述振膜接触点及焊盘并直接电性连接；或者，同一级的两个MEMS单元组中对应的MEMS单元的背板电极共享一个所述背板接触点及焊盘并直接电性连接。
36.如权利要求34所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个MEMS单元的振动膜分别对应一个所述振膜接触点及焊盘，并将相对应的两个焊盘电性连接；或者，同一级的两个MEMS单元组中对应的两个MEMS单元的振动膜分别对应一个所述振膜接触点及焊盘，并将相对应的两个焊盘电性连接。
37.如权利要求31所述的MEMS器件的制备方法，其特征在于，释放所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层之后，剩余的所述第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层分别构成第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层，所述第一支撑层、第二支撑层及第三支撑层构成支撑围墙，同一级的两个MEMS单元组中，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的背板电极的边缘；或者，所述第三支撑层覆盖一个或两个所述MEMS单元组的所有所述MEMS单元的振动膜的边缘。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104053104A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 北京卓锐微技术有限公司 一种硅电容麦克风及其制造方法
CN104902414A (zh) * 2015-05-29 2015-09-09 歌尔声学股份有限公司 一种mems麦克风元件及其制造方法
CN104902415A (zh) * 2015-05-29 2015-09-09 歌尔声学股份有限公司 一种差分电容式mems麦克风
CN105776124A (zh) * 2014-12-24 2016-07-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems器件及其制备方法、电子装置
CN108432265A (zh) * 2015-11-19 2018-08-21 美商楼氏电子有限公司 差分式mems麦克风
CN108600928A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件及其制造方法
CN108584863A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件及其制造方法
CN109691135A (zh) * 2016-07-11 2019-04-26 歌尔股份有限公司 电容式mems麦克风以及电子设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011084229A2 (en) * 2009-12-17 2011-07-14 Arizona Board Of Regents, For And On Behalf Of Arizona State University Embedded mems sensors and related methods

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104053104A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 北京卓锐微技术有限公司 一种硅电容麦克风及其制造方法
CN105776124A (zh) * 2014-12-24 2016-07-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems器件及其制备方法、电子装置
CN104902414A (zh) * 2015-05-29 2015-09-09 歌尔声学股份有限公司 一种mems麦克风元件及其制造方法
CN104902415A (zh) * 2015-05-29 2015-09-09 歌尔声学股份有限公司 一种差分电容式mems麦克风
CN108432265A (zh) * 2015-11-19 2018-08-21 美商楼氏电子有限公司 差分式mems麦克风
CN109691135A (zh) * 2016-07-11 2019-04-26 歌尔股份有限公司 电容式mems麦克风以及电子设备
CN108600928A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件及其制造方法
CN108584863A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 杭州士兰集成电路有限公司 Mems器件及其制造方法

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