CN215647355U - 微机电结构与晶圆、麦克风和终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微机电结构与晶圆、麦克风和终端，该微机电结构包括：堆叠衬底、第一支撑部、第一功能层、第二支撑部、第二功能层、第三支撑部以及第三功能层，其中，第一功能层与第三功能层为振膜和背板中的一种，第二功能层为振膜和背板中的另一种，第一功能层具有主下沉部，沿第一支撑部的内侧壁延伸至衬底上，第二功能层具有主下沉部，沿第二支撑部的内侧壁延伸至第一功能层上，第三功能层具有主下沉部，沿第三支撑部的内侧壁延伸至第二功能层上。该微机电结构为双背板或者双振膜结构，通过在各功能层中设置主下沉部，不仅从结构上限制了背板与振膜的有效尺寸，而且还能增加背板与振膜边缘处的强度，从而提高了产品的性能。

Description

微机电结构与晶圆、麦克风和终端

技术领域

本申请涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及微机电结构与晶圆、麦克风和终端。

背景技术

基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)制造的麦克风被称为MEMS麦克风，主要包括振膜与背板，并且振膜与背板之间具有间隙。气压的改变会导致振膜变形，振膜与电极板之间的电容值发生改变，从而转换为电信号输出。

双背板麦克风的灵敏度高，可靠性好，在现阶段得到广泛的应用。双背板麦克风通常由衬底、第一牺牲层、下背板、第二牺牲层、振膜、第三牺牲层和上背板依次堆叠构成。双背板麦克风在工作中，声音信号通过衬底的背腔进入下背板的声孔，然后作用到振膜上，使得振膜发生变形，控制芯片通过监控下背板和振膜的电容值变化以及振膜和上背板间的电容值变化，实现将声音信号转换成电信号的功能。在常见的双背板麦克风中，各+1个牺牲层先通过淀积氧化硅，最后通过释放溶液，沿着一定的路径流动，最终形成具有一定图形的支撑部。

然而，对于下背板和衬底之间的第一支撑部形状和边界，是由从背腔进入的释放液、背腔的形状以及释放时间共同决定的。由于背腔刻蚀工艺本身的缺陷，导致背腔靠近第一牺牲层底部的形状不规则，使得释放液的流动被阻碍，导致形成的第一支撑部的形状不规则。下背板和振膜间的第二支撑部的形状和边界主要是由从下背板声孔流入的释放液腐蚀得到的。由于下背板边界的声孔排布，导致释放后，两个声孔之间存在小尖角，进而导致形成的第二支撑部的边界不是一个光滑的边界，而是由无数的小三角的边界拼接的锯齿边界，当振膜变形时，会使得振膜与支撑部接触的表面产生应力集中的现象，导致振膜破裂，使得器件失效。同理，第三支撑部的边界存为锯齿边界，当振膜朝上背板发生变形时，也会发生应力集中，导致振膜破裂。此外，由于各个支撑部的边界形状不规则，导致各个功能层的有效尺寸难以控制，并且各个功能层在支撑部交界处容易发生应力集中的现象，导致振膜或者背板在声压较大的情况下破裂，进而导致产品失效。

因此，希望提供一种改进的微机电结构，以提高产品的性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种改进的微机电结构与晶圆、麦克风和终端，通过在第一、第二以及第三功能层中设置主下沉部，利用主下沉部的边界代替现有的支撑部的边界，不仅从结构上限制了双背板或双振膜结构中第一、第二以及第三功能层的有效尺寸，而且还能增加第一、第二以及第三功能层边缘处的强度，从而提高了产品的性能。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种微机电结构，包括：衬底，具有腔体；第一支撑部，位于所述衬底上；第一功能层，位于所述第一支撑部上；第二支撑部，位于所述第一功能层上；第二功能层，位于所述第二支撑部上；第三支撑部，位于所述第二功能层上；以及第三功能层，位于所述第三支撑部上，其中，所述第一支撑部、所述第二支撑部与所述第三支撑部均具有靠近所述腔体的中轴线的内侧壁，所述腔体的中轴线垂直于所述第一功能层，所述第一功能层与所述第三功能层为振膜和背板中的一种，所述第二功能层为所述振膜和所述背板中的另一种，所述第一功能层具有主下沉部，所述第一功能层的主下沉部沿所述第一支撑部的内侧壁延伸至所述衬底上，所述第二功能层具有主下沉部，所述第二功能层的主下沉部沿所述第二支撑部的内侧壁延伸至所述第一功能层上，所述第三功能层具有主下沉部，所述第三功能层的主下沉部沿所述第三支撑部的内侧壁延伸至所述第二功能层上。

可选地，所述背板包括上绝缘层、下绝缘层以及导电层，其中，部分所述导电层夹在所述上绝缘层与所述下绝缘层之间，部分所述导电层作为背板的主下沉部并贯穿所述下绝缘层。

可选地，所述第一功能层还具有副下沉部，贯穿所述第一支撑部延伸至所述衬底上，并且与所述第一功能层的主下沉部分隔，所述第二功能层还具有副下沉部，贯穿所述第二支撑部延伸至所述第一功能层上，并且与所述第二功能层的主下沉部分隔，所述第三功能层还具有副下沉部，贯穿所述第三支撑部延伸至所述第二功能层上，并且与所述第三功能层的主下沉部分隔。

可选地，所述振膜还具有位于支撑部上的主体部，其中，所述振膜的主体部与所述振膜的主下沉部构成的顶角呈圆角。

可选地，所述背板的主下沉部与所述振膜均为多晶硅。

可选地，所述第一功能层、所述第二功能层以及所述第三功能层的主下沉部在所述衬底上的正投影相互错开或重合。

可选地，在所述第一功能层、所述第二功能层以及所述第三功能层的主下沉部在所述衬底上的正投影相互错开的情况下，所述第一支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第二支撑部的内侧壁，所述第二支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第三支撑部的内侧壁；或者，所述第三支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第二支撑部的内侧壁，所述第二支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第一支撑部的内侧壁。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种晶圆，包括多个呈阵列排布的如上所述的微机电结构。

根据本实用新型实施例的第三方面，提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。

根据本实用新型实施例的第四方面，提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。

本实用新型实施例提供的微机电结构在第一功能层中设置主下沉部，第一功能层主下沉部自第一支撑部的内侧壁延伸至衬底上，第一功能层主下沉部与第一功能层的主体部分(位于第一支撑部上的部分)连续，以增加第一功能层边缘处的机械强度，从而提高了产品的性能。在第二功能层中设置了与第一功能层接触的主下沉部，第二功能层主下沉部是自第二支撑部的内侧壁延伸至第一功能层上的，第二功能层主下沉部与第二功能层的主体部分(位于第二支撑部上的部分)连续，以增加第二功能层边缘处的机械强度，从而提高了产品的性能。在第三功能层中设置了与第二功能层接触的主下沉部，第三功能层主下沉部是自第三支撑部的内侧壁延伸至第二功能层上的，第三功能层主下沉部与第三功能层的主体部分(位于第三支撑部上的部分)连续，以增加第三功能层边缘处的机械强度，从而提高了产品的性能。

与此同时，各个功能层主下沉部还同时限定了相应支撑部的形貌以及相应功能层的有效面积(各能层悬空部分的面积)，提高了产品的一致性与表面的平滑度，进一步降低了振膜变形时，由于应力集中导致的振膜破裂风险。

通过将各功能层的主下沉部与振膜的材料均设置为多晶硅，提高了各主下沉部与相应功能层的界面接触性能，降低了由于不同材料界面接触的缺陷导致腐蚀液侵入支撑部的风险。

通过将在各个功能层中设置副下沉部，进一步提高各功能层边缘处的强度，并降低了腐蚀液侵入外围支撑部的风险。

通过将振膜的主体部与振膜的主下沉部构成的间隙的顶角设置成圆角，从而可以减少振膜变形时的应力集中度，提高芯片的机械可靠性和寿命。

通过将不同的功能层的下沉部相互错开，不要求彼此对齐，进而减小了对位工艺的难度，节省了生产成本。

通过将第一支撑部、第二支撑部以及第三支撑部呈正梯形排布，对于双背板产品而言，上背板(第三功能层)与第三支撑部之间的受力可通过下沉部传递到振膜上，从而减少了上背板对振膜的应力的影响，进一步提高了产品的灵敏度；对于双振膜产品而言，由于背板的应力更大，用于支撑背板的第二支撑部宽度小于第一支撑部，从而进一步增加了背板的刚度，降低了双振膜产品的噪声，提高了信噪比。

通过将第一支撑部、第二支撑部以及第三支撑部呈倒梯形排布，对于双振膜产品而言，当声音从衬底的背腔进来时，声音信号与振膜的接触面积更大，进而提高了双振膜产品的灵敏度。

当具有背板下沉部和振膜下沉部的多个微机电结构基于同一晶圆制作时，可以减小各微机电结构中振膜、背板的有效尺寸的波动，提升同一晶圆上制作的产品的灵敏度及信噪比集中性。

因此，本实用新型提供的微机电结构与晶圆、麦克风和终端可以大大提高产品的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的示意图。

图2示出了图1虚框处的放大结构示意图。

图3示出了本实用新型第二实施例的微机电结构的示意图。

图4示出了本实用新型第三实施例的微机电结构的示意图。

图5示出了本实用新型第四实施例的微机电结构的示意图。

图6示出了本实用新型第五实施例的微机电结构的示意图。

图7示出了本实用新型第六实施例的微机电结构的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的示意图，其中，点划线表示垂直于下背板120、振膜130以及上背板140的腔体101a的中轴线。

如图1所示，本实用新型第一实施例的微机电结构包括：衬底101、第一支撑部111、第二支撑部112、第三支撑部113、下背板120、振膜130以及上背板140。衬底101具有腔体101a。第一支撑部111位于衬底101上的边缘处，具有靠近腔体101a中轴线的内侧壁以及远离腔体101a中轴线的外侧壁。下背板120位于第一支撑部111上并覆盖腔体101a。第二支撑部112位于下背板120上，位置与第一支撑部111对应，第二支撑部112具有靠近腔体101a中轴线的内侧壁以及远离腔体101a中轴线的外侧壁。振膜130位于第二支撑部112上，与下背板120之间具有间隙102。第三支撑部113位于振膜130上，位置与第二支撑部112对应，第三支撑部113具有靠近腔体101a中轴线的内侧壁以及远离腔体101a中轴线的外侧壁。上背板140位于第三支撑部113上，与振膜130之间具有间隙103。

下背板120具有主下沉部120a，下背板的主下沉部120a具有靠近腔体101a中轴线的内侧壁以及远离腔体101a中轴线的外侧壁，并且下背板120的主下沉部120a沿第一支撑部111的内侧壁延伸至衬底101上。上背板140具有主下沉部140a，上背板的主下沉部140a具有靠近腔体101a中轴线的内侧壁以及远离腔体101a中轴线的外侧壁，并且上背板的主下沉部140a沿第三支撑部113的内侧壁延伸至振膜130上。

下背板120包括下绝缘层121、导电层122以及上绝缘层123，其中，部分导电层122夹在上绝缘层123与下绝缘层121之间，部分导电层122作为下背板的主下沉部120a贯穿下绝缘层121并沿第一支撑部111的内侧壁延伸至衬底101上。上背板140包括下绝缘层141、导电层142以及上绝缘层143，其中，部分导电层142夹在上绝缘层143与下绝缘层141之间，部分导电层142作为上背板的主下沉部140a贯穿下绝缘层141并沿第三支撑部113的内侧壁延伸至振膜130上。更具体的，导电层122与导电层142均与振膜130的材料相同，例如均为多晶硅，上绝缘层123、下绝缘层121、上绝缘层143以及下绝缘层141的材料例如均为氮化硅，第一支撑部111、第二支撑部112以及第三支撑部113的材料例如均为氧化硅，衬底101例如为硅衬底或者其它衬底。

当然，本领域技术人员可以根据需要对衬底101、第一支撑部111、第二支撑部112、第三支撑部113、下背板120、振膜130以及上背板140的材料进行其他设置。下背板120的主下沉部120a并不仅限于利用导电层122制作，还可以利用下绝缘层121或者上绝缘层123或者下绝缘层121、导电层122以及上绝缘层123三者组合制作。上背板140的主下沉部140a并不仅限于利用导电层142制作，还可以利用下绝缘层141或者上绝缘层143或者下绝缘层141、导电层142以及上绝缘层143三者组合制作。

振膜130具有主下沉部130a与主体部，振膜的主下沉部130a具有靠近腔体101a中轴线的内侧壁以及远离腔体101a中轴线的外侧壁，并且振膜的主下沉部130a沿第二支撑部112的内侧壁延伸至下背板120上。振膜130的主体部位于第二支撑部112上，与下背板120之间具有间隙102，并与上背板140之间具有间隙103。其中，间隙102对应的振膜130主体部的面积为有效部分，该部分的面积为振膜130的有效面积。需要说明的是，虽然图1中示出的主下沉部120a与衬底101连接，主下沉部140a与振膜130连接，但是在主下沉部120a与衬底101之间设置有隔离结构(未示出)，该隔离结构例如可以设置在衬底101内的凹陷侧壁，主下沉部120a延伸至凹陷中，衬底101与主下沉部120a通过该隔离结构电隔离。在主下沉部140a与振膜130的有效部分之间设置有隔离结构(未示出)，该隔离结构用于将主下沉部140a与振膜130a的有效部分电隔离。

在本实施例中，下背板的主下沉部120a、振膜的主下沉部130a、上背板的主下沉部140a在衬底101表面上的正投影均呈环形围绕腔体101a，且三者的正投影相互错开。相应的，第一支撑部111、第二支撑部112以及第三支撑部113呈正梯形排布，既第一支撑部111朝腔体101a中轴线的方向凸出于第二支撑部112的内侧壁，第二支撑部112朝腔体101a中轴线的方向凸出于第三支撑部113的内侧壁。然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一支撑部111、第二支撑部112以及第三支撑部113的排布进行其他设置，例如第一支撑部111、第二支撑部112以及第三支撑部113的内侧壁平齐，而下沉部120a、130a、140a在衬底101表面上的正投影重合。第一支撑部111为该层牺牲层释放之后在衬底101上留下来的部分，第一支撑部111位于衬底101的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第一支撑部111上方的下背板120支撑在衬底101上。第二支撑部112为该层牺牲层释放之后在下背板120上留下来的部分，第二支撑部112位于下背板120的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第二支撑部112上方的振膜130支撑固定。第三支撑部113为该层牺牲层释放之后在振膜130上留下来的部分，第三支撑部113位于振膜130的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第三支撑部113上方的上背板140支撑固定。

在本实施例中，微机电结构还包括多个位于上背板140上的焊盘(未示出)，用于和上背板140、振膜130以及下背板120电连接。

进一步的，下背板120还具有多个声孔11，上背板140还具有多个声孔12以将该微机电结构用于麦克风。振膜130还可以设置泄气孔(未示出)，其中，声孔103与泄气孔的数量、形状、尺寸本领域技术人员可以根据需要设置。本实施例的微机电结构还包括多个防粘结构150，位于上背板140靠近振膜130的表面，防止上背板140与振膜130粘连，多个防粘结构150还位于振膜130靠近下背板120的表面，防止下背板120与振膜130粘连。

如图2所示，在一些优选的实施例中，振膜130的主体部与振膜的主下沉部130a构成的顶角呈圆角。

如图3所示，在另一些优选的实施例中，下背板120还具有副下沉部120b，副下沉部120b贯穿第一支撑部111延伸至衬底101上，并且与下背板的主下沉部120a分隔，类似的，副下沉部120b与衬底101通过隔离结构电隔离。更具体的，副下沉部120b围绕主下沉部120a，副下沉部120b的数量并不限于一个，可以在主下沉部120a外围设置多圈相互分隔的副下沉部120b。振膜130还具有副下沉部130b，副下沉部130b贯穿第二支撑部112延伸至下背板120上，并且与振膜的主下沉部130a分隔。更具体的，副下沉部130b围绕主下沉部130a，副下沉部130b的数量并不限于一个，可以在主下沉部130a外围设置多圈相互分隔的副下沉部130b。上背板140还具有副下沉部140b，副下沉部140b贯穿第三支撑部113延伸至振膜130上，并且与上背板的主下沉部140a分隔，类似的，副下沉部140b与振膜130的有效部分通过隔离结构电隔离。更具体的，副下沉部140b围绕主下沉部140a，副下沉部140b的数量并不限于一个，可以在主下沉部140a外围设置多圈相互分隔的副下沉部140b。在下背板120、振膜130以及上背板140中设置副下沉部，可以进一步提高相应的支撑强度，与此同时，还可以减少对下沉部的填充工艺要求，降低了工艺难度。优选的，在如图3所述的结构中，振膜130的主体部与振膜的主下沉部130a构成的顶角也可以设置为圆角。

如图4所示，在一些其他实施例中，第一支撑部111、第二支撑部112以及第三支撑部113呈倒梯形排布，既第二支撑部112朝腔体101a中轴线的方向凸出于第一支撑部111的内侧壁，第三支撑部113朝腔体101a中轴线的方向凸出于第二支撑部112的内侧壁。优选的，在如图4所述的结构中，振膜130的主体部与振膜的主下沉部130a构成的顶角可以设置为圆角。优选的，在如图4所述的结构中，下背板120、振膜130以及下背板140还可以设置至少一圈副下沉部，具体可参照图3的描述。

在图1至图4所述的实施例中，描述的微机电结构均为双背板微机电结构，其中，下背板120作为第一功能层，振膜130作为第二功能层，上背板140作为第三功能层。

图5示出了本实用新型第四实施例的微机电结构的示意图，其中，点划线表示垂直于下振膜220、背板230以及上振膜240的腔体201a的中轴线。

如图5所示，本实用新型第四实施例的微机电结构包括：衬底201、第一支撑部211、第二支撑部212、第三支撑部213、下振膜220、背板230以及上振膜240。衬底201具有腔体201a。第一支撑部211位于衬底201上的边缘处，具有靠近腔体201a中轴线的内侧壁以及远离腔体201a中轴线的外侧壁。下振膜220位于第一支撑部211上并覆盖腔体201a。第二支撑部212位于下振膜220上，位置与第一支撑部211对应，第二支撑部212具有靠近腔体201a中轴线的内侧壁以及远离腔体201a中轴线的外侧壁。背板230位于第二支撑部212上，与下振膜220之间具有间隙202。第三支撑部213位于背板230上，位置与第二支撑部212对应，第三支撑部213具有靠近腔体201a中轴线的内侧壁以及远离腔体201a中轴线的外侧壁。上振膜240位于第三支撑部213上，与背板230之间具有间隙203。

背板230具有主下沉部230a。背板的主下沉部230a具有靠近腔体201a中轴线的内侧壁以及远离腔体201a中轴线的外侧壁，并且背板的主下沉部230a沿第二支撑部212的内侧壁延伸至下振膜220上。背板230包括下绝缘层231、导电层232以及上绝缘层233，其中，部分导电层232夹在上绝缘层233与下绝缘层231之间，部分导电层232作为背板的主下沉部230a贯穿下绝缘层231并沿第二支撑部221的内侧壁延伸至下振膜220上。更具体的，导电层232与上振膜240、下振膜220的材料相同，例如均为多晶硅，上绝缘层233、下绝缘层231的材料例如均为氮化硅，第一支撑部211、第二支撑部212以及第三支撑部213的材料例如均为氧化硅，衬底201例如为硅衬底或者其它衬底。

当然，本领域技术人员可以根据需要对衬底201、第一支撑部211、第二支撑部212、第三支撑部213、下振膜220、背板230以及上振膜240的材料进行其他设置。背板230的主下沉部230a并不仅限于利用导电层232制作，还可以利用下绝缘层231或者上绝缘层233或者下绝缘层231、导电层232以及上绝缘层233三者组合制作。

下振膜220具有主体部与主下沉部220a，下振膜的主下沉部220a具有靠近腔体201a中轴线的内侧壁以及远离腔体201a中轴线的外侧壁，并且下振膜220的主下沉部220a沿第一支撑部211的内侧壁延伸至衬底201上。下振膜220的主体部位于第一支撑部212上，与衬底201之间具有悬空部分，并与背板230之间具有间隙202。其中，悬空部分对应的下振膜220主体部的面积为有效部分，该部分的面积为下振膜220的有效面积。上振膜240具有主体部与主下沉部240a，上振膜的主下沉部240a具有靠近腔体201a中轴线的内侧壁以及远离腔体201a中轴线的外侧壁，并且上振膜的主下沉部240a沿第三支撑部213的内侧壁延伸至背板230上。上振膜240的主体部位于第三支撑部213上，与背板230之间具有间隙203。其中，间隙203对应的上振膜240主体部的面积为有效部分，该部分的面积为上振膜240的有效面积。

需要说明的是，虽然图5中示出的主下沉部220a与衬底201连接，主下沉部230a与下振膜220连接，但是在主下沉部220a与衬底201之间设置有隔离结构(未示出)，该隔离结构例如可以设置在衬底201内的凹陷侧壁，主下沉部220a延伸至凹陷中，衬底201与主下沉部220a通过该隔离结构电隔离。在主下沉部230a与下振膜220的有效部分之间设置有隔离结构(未示出)，该隔离结构用于将主下沉部230a与下振膜220的有效部分电隔离。

在本实施例中，下振膜的主下沉部220a、背板的主下沉部230a、上振膜的主下沉部240a在衬底201表面上的正投影均呈环形围绕腔体201a，且三者的正投影相互错开。相应的，第一支撑部211、第二支撑部212以及第三支撑部213呈正梯形排布，既第一支撑部211朝腔体201a中轴线的方向凸出于第二支撑部212的内侧壁，第二支撑部212朝腔体201a中轴线的方向凸出于第三支撑部213的内侧壁。然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一支撑部211、第二支撑部212以及第三支撑部213的排布进行其他设置，例如第一支撑部211、第二支撑部212以及第三支撑部213的内侧壁平齐，而下沉部220a、230a、240a在衬底201表面上的正投影重合。第一支撑部211为该层牺牲层释放之后在衬底201上留下来的部分，第一支撑部211位于衬底201的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第一支撑部211上方的下振膜220支撑在衬底201上。第二支撑部212为该层牺牲层释放之后在下振膜220上留下来的部分，第二支撑部212位于下振膜220的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第二支撑部212上方的背板230支撑固定。第三支撑部213为该层牺牲层释放之后在背板230上留下来的部分，第三支撑部213位于背板230的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于第三支撑部213上方的上振膜240支撑固定。

在本实施例中，微机电结构还包括多个位于上振膜240上的焊盘(未示出)，用于和上振膜240、背板230以及下振膜220电连接。

进一步的，下振膜220还具泄气孔21，背板230还具有多个声孔22，上振膜240还具有泄气孔23，以将该微机电结构用于麦克风。其中，声孔22与泄气孔21、23的数量、形状、尺寸本领域技术人员可以根据需要设置。本实施例的微机电结构还包括多个防粘结构250，位于上振膜240靠近背板230的表面，防止上振膜240与背板230粘连，多个防粘结构250还位于背板230靠近下振膜220的表面，防止下振膜220与背板230粘连。

在一些优选的实施例中，上振膜240的主体部与上振膜的主下沉部240a构成的顶角呈圆角，下振膜220的主体部与下振膜的主下沉部220a构成的顶角呈圆角，具体结构可参照图2。

如图6所示，在另一些优选的实施例中，下振膜220还具有副下沉部220b，副下沉部220b贯穿第一支撑部211延伸至衬底201上，并且与下振膜的主下沉部220a分隔。类似的，副下沉部220b与衬底201通过隔离结构电隔离。更具体的，副下沉部220b围绕主下沉部220a，副下沉部220b的数量并不限于一个，可以在主下沉部220a外围设置多圈相互分隔的副下沉部220b。背板230还具有副下沉部230b，副下沉部230b贯穿第二支撑部212延伸至下振膜220上，并且与振膜的主下沉部230a分隔。类似的，副下沉部230b与下振膜220的有效部分通过隔离结构电隔离。更具体的，副下沉部230b围绕主下沉部230a，副下沉部230b的数量并不限于一个，可以在主下沉部230a外围设置多圈相互分隔的副下沉部230b。上振膜240还具有副下沉部240b，副下沉部240b贯穿第三支撑部213延伸至背板230上，并且与上振膜的主下沉部240a分隔，更具体的，副下沉部240b围绕主下沉部240a，副下沉部240b的数量并不限于一个，可以在主下沉部240a外围设置多圈相互分隔的副下沉部240b。在下振膜220、背板230以及上振膜240中设置副下沉部，可以进一步提高相应的支撑强度，与此同时，还可以减少对下沉部的填充工艺要求，降低了工艺难度。优选的，在如图6所述的结构中，上振膜240的主体部与上振膜的主下沉部240a构成的顶角呈圆角，下振膜220的主体部与下振膜的主下沉部220a构成的顶角呈圆角。

如图7所示，在一些其他实施例中，第一支撑部211、第二支撑部212以及第三支撑部213呈倒梯形排布，既第二支撑部212朝腔体201a中轴线的方向凸出于第一支撑部211的内侧壁，第三支撑部213朝腔体201a中轴线的方向凸出于第二支撑部212的内侧壁。优选的，在如图7所述的结构中，上振膜240的主体部与上振膜的主下沉部240a构成的顶角呈圆角，下振膜220的主体部与下振膜的主下沉部220a构成的顶角呈圆角。优选的，在如图7所述的结构中，下振膜220、背板230以及下振膜240还可以设置至少一圈副下沉部，具体可参照图6的描述。

在图5至图7所述的实施例中，描述的微机电结构均为双振膜微机电结构，其中，下振膜220作为第一功能层，背板230作为第二功能层，上振膜240作为第三功能层。

本实用新型还提供了一种晶圆，包括多个呈阵列排布的如上所述的微机电结构。

本实用新型还提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。

本实用新型还提供了一种终端，包括如上所述的麦克风。

本实用新型实施例提供的微机电结构在第一功能层中设置主下沉部，第一功能层主下沉部自第一支撑部的内侧壁延伸至衬底上，第一功能层主下沉部与第一功能层的主体部分(位于第一支撑部上的部分)连续，以增加第一功能层边缘处的机械强度，从而提高了产品的性能。在第二功能层中设置了与第一功能层接触的主下沉部，第二功能层主下沉部是自第二支撑部的内侧壁延伸至第一功能层上的，第二功能层主下沉部与第二功能层的主体部分(位于第二支撑部上的部分)连续，以增加第二功能层边缘处的机械强度，从而提高了产品的性能。在第三功能层中设置了与第二功能层接触的主下沉部，第三功能层主下沉部是自第三支撑部的内侧壁延伸至第二功能层上的，第三功能层主下沉部与第三功能层的主体部分(位于第三支撑部上的部分)连续，以增加第三功能层边缘处的机械强度，从而提高了产品的性能。

与此同时，各个功能层主下沉部还同时限定了相应支撑部的形貌以及相应功能层的有效面积(各能层悬空部分的面积)，提高了产品的一致性与表面的平滑度，进一步降低了振膜变形时，由于应力集中导致的振膜破裂风险。

通过将各功能层的主下沉部与振膜的材料均设置为多晶硅，提高了各主下沉部与相应功能层的界面接触性能，降低了由于不同材料界面接触的缺陷导致腐蚀液侵入支撑部的风险。

通过将在各个功能层中设置副下沉部，进一步提高各功能层边缘处的强度，并降低了腐蚀液侵入外围支撑部的风险。

通过将振膜的主体部与振膜的主下沉部构成的间隙的顶角设置成圆角，从而可以减少振膜变形时的应力集中度，提高芯片的机械可靠性和寿命。

通过将不同的功能层的下沉部相互错开，不要求彼此对齐，进而减小了对位工艺的难度，节省了生产成本。

通过将第一支撑部、第二支撑部以及第三支撑部呈正梯形排布，对于双背板产品而言，上背板(第三功能层)与第三支撑部之间的受力可通过下沉部传递到振膜上，从而减少了上背板对振膜的应力的影响，进一步提高了产品的灵敏度；对于双振膜产品而言，由于背板的应力更大，用于支撑背板的第二支撑部宽度小于第一支撑部，从而进一步增加了背板的刚度，降低了双振膜产品的噪声，提高了信噪比。

通过将第一支撑部、第二支撑部以及第三支撑部呈倒梯形排布，对于双振膜产品而言，当声音从衬底的背腔进来时，声音信号与振膜的接触面积更大，进而提高了双振膜产品的灵敏度。

当具有背板下沉部和振膜下沉部的多个微机电结构基于同一晶圆制作时，可以减小各微机电结构中振膜、背板的有效尺寸的波动，提升同一晶圆上制作的产品的灵敏度及信噪比集中性。

因此，本实用新型提供的微机电结构与晶圆、麦克风和终端可以大大提高产品的性能。

在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (10)

1.一种微机电结构，其特征在于，包括：

衬底，具有腔体；

第一支撑部，位于所述衬底上；

第一功能层，位于所述第一支撑部上；

第二支撑部，位于所述第一功能层上；

第二功能层，位于所述第二支撑部上；

第三支撑部，位于所述第二功能层上；以及

第三功能层，位于所述第三支撑部上，

其中，所述第一支撑部、所述第二支撑部与所述第三支撑部均具有靠近所述腔体的中轴线的内侧壁，所述腔体的中轴线垂直于所述第一功能层，所述第一功能层与所述第三功能层为振膜和背板中的一种，所述第二功能层为所述振膜和所述背板中的另一种，

所述第一功能层具有主下沉部，所述第一功能层的主下沉部沿所述第一支撑部的内侧壁延伸至所述衬底上，

所述第二功能层具有主下沉部，所述第二功能层的主下沉部沿所述第二支撑部的内侧壁延伸至所述第一功能层上，

所述第三功能层具有主下沉部，所述第三功能层的主下沉部沿所述第三支撑部的内侧壁延伸至所述第二功能层上。

2.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述背板包括上绝缘层、下绝缘层以及导电层，

其中，部分所述导电层夹在所述上绝缘层与所述下绝缘层之间，部分所述导电层作为背板的主下沉部并贯穿所述下绝缘层。

3.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一功能层还具有副下沉部，贯穿所述第一支撑部延伸至所述衬底上，并且与所述第一功能层的主下沉部分隔，

所述第二功能层还具有副下沉部，贯穿所述第二支撑部延伸至所述第一功能层上，并且与所述第二功能层的主下沉部分隔，

所述第三功能层还具有副下沉部，贯穿所述第三支撑部延伸至所述第二功能层上，并且与所述第三功能层的主下沉部分隔。

4.根据权利要求1至3任一项所述的微机电结构，其特征在于，所述振膜还具有位于支撑部上的主体部，

其中，所述振膜的主体部与所述振膜的主下沉部构成的顶角呈圆角。

5.根据权利要求1至3任一项所述的微机电结构，其特征在于，所述背板的主下沉部与所述振膜均为多晶硅。

6.根据权利要求1至3任一项所述的微机电结构，其特征在于，所述第一功能层、所述第二功能层以及所述第三功能层的主下沉部在所述衬底上的正投影相互错开或重合。

7.根据权利要求6所述的微机电结构，其特征在于，在所述第一功能层、所述第二功能层以及所述第三功能层的主下沉部在所述衬底上的正投影相互错开的情况下，

所述第一支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第二支撑部的内侧壁，所述第二支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第三支撑部的内侧壁；或者，所述第三支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第二支撑部的内侧壁，所述第二支撑部朝所述腔体的中轴线的方向凸出于所述第一支撑部的内侧壁。

8.一种晶圆，其特征在于，包括多个呈阵列排布的如权利要求1至7任一项所述的微机电结构。

9.一种麦克风，包括如权利要求1-7任一项所述的微机电结构。

10.一种终端，包括如权利要求9所述的麦克风。

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