CN217323378U - 微机电结构、麦克风、电子烟开关以及终端 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种微机电结构、麦克风、电子烟开关以及终端，该微机电结构包括：振膜；第一背板，与所述振膜的表面相对；以及第一保护层，所述第一保护层包括多个第一气流通道，所述第一气流通道将所述第一保护层两侧气体连通，每一所述第一气流通道在所述第一保护层相对表面上分别形成第一交界面和第二交界面，所述第一交界面和所述第二交界面在垂直于所述第一背板的厚度方向的第一平面上的正投影至少不完全重合。该微机电结构利用保护层阻挡异物进入微机电结构内部，从而提高了产品的性能。

Description

微机电结构、麦克风、电子烟开关以及终端

技术领域

本公开涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及微机电结构、麦克风、电子烟开关以及终端。

背景技术

基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)制造的器件被称为MEMS器件，MEMS器件主要包括导电的振膜与背板，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，振膜与背板之间的电容值随之发生改变，从而转换为电信号输出。

在MEMS麦克风和电子烟开关的使用过程中，容易在微机电结构中引入异物，例如灰尘颗粒、水、油污等等，如果这些异物进入微机电结构内部，尤其是振膜与背板之间的间隙中，这些异物极易导致振膜与电板之间出现短路的问题，进而使得MEMS麦克风和电子烟开关失效。

因此，希望提供一种改进的微机电结构结构，以提高产品的性能。

实用新型内容

有鉴于此，本公开提供了一种改进的微机电结构结构，利用保护层阻挡异物进入微机电结构内部，从而提高了产品的性能。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种微机电结构，包括：振膜；第一背板，与所述振膜的表面相对；以及第一保护层，所述第一保护层包括多个第一气流通道，所述第一气流通道将所述第一保护层两侧气体连通，每一所述第一气流通道在所述第一保护层相对表面上分别形成第一交界面和第二交界面，所述第一交界面和所述第二交界面在垂直于所述第一背板的厚度方向的第一平面上的正投影至少不完全重合。

可选地，所述第一保护层与所述振膜分别位于所述第一背板的相对两侧。

可选地，至少两个所述第一气流通道不连通。

可选地，所述第一保护层为多孔硅保护层。

可选地，包括具有腔体的衬底，所述衬底为硅衬底，位于所述第一保护层与所述第一背板之间，所述第一保护层与所述衬底经Si-Si键连接。

可选地，包括第二背板，与所述第一背板分别位于所述振膜的相对两侧。

可选地，包括第二保护层，与所述振膜分别位于所述第二背板的相对两侧，所述第二保护层包括多个第二气流通道，所述第二气流通道将所述第二保护层两侧气体连通，每一所述第二气流通道在所述第二保护层相对表面上分别形成第三交界面和第四交界面，所述第三交界面和所述第四交界面在垂直于所述第一平面上的正投影至少不完全重合。

可选地，至少两个所述第二气流通道不连通。

可选地，所述第二保护层为多孔硅保护层。

可选地，所述第二保护层通过光刻胶粘接在所述第二背板上。

可选地，包括具有腔体的衬底，所述振膜位于所述衬底上并覆盖所述腔体，所述第一背板位于所述振膜上。

可选地，所述第一保护层通过光刻胶粘接在所述第一背板上。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种麦克风，包括如上所述的微机电结构。

根据本公开实施例的第三方面，提供了一种电子烟开关，包括如上所述的微机电结构。

根据本公开实施例的第四方面，提供了一种终端，包括如上所述的麦克风或电子烟开关。

根据本公开实施例提供的微机电结构，利用保护层防止异物进入微机电结构内部，进而提高了产品的性能，由于保护层中的气流通道将保护层两侧气体连通，因此微机电结构外部的气流可以通过气流通道正常传递到微机电结构内部，其中，气流通道与保护层相对的两个表面形成的交界面是相错的，进一步防止了异物穿过保护层，从而提高了防护效果。

保护层选用多孔硅构成，多孔硅为具有纳米硅原子簇骨架的海绵状微结构，通过腐蚀单晶硅而形成，由于多孔硅的自身的结构特点，很好的满足了气流通道分别与保护层两个表面形成的交界面相错的要求，以便更好地阻止异物穿过保护层。

进一步地，多孔硅能够与硅衬底在晶圆级就直接通过Si-Si键合连接，相较于通过点胶粘连保护层与衬底的方案，直接通过Si-Si键合连接减少了工艺流程，简化产品的结构。

此外，保护层通过光刻胶与背板连接的步骤也可以直接在晶圆级完成，例如先在晶圆上涂布光刻胶，利用曝光显影工艺让光刻胶仅保留在对应的背板边缘上，在光刻胶还未固化时其本身具有粘性，可以直接将保护层粘连到背板上，不需要再在保护层与背板之间设置其它粘接剂，使得保护层与背板的连接更加方便。

因此，本公开提供的微机电结构、麦克风、电子烟开关以及终端可以大大提高产品的制作效率与性能。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为本公开实施例的微机电产品的结构示意图。

图2为图1中微机电结构的第一实施例的示意图。

图3为图2中虚线框处的放大结构示意图。

图4为微机电结构的第二实施例的示意图。

图5为微机电结构的第三实施例的示意图。

图6为微机电结构的第四实施例的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本公开。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”。

在下文中描述了本公开的许多特定的细节，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公开。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公开。

本公开可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1为本公开实施例的微机电产品的结构示意图。

如图1所示，本公开实施例的微机电产品包括：微机电结构100、信号处理芯片200、基板300以及壳体400。其中，基板300与壳体400作为该器件的封装结构，信号处理芯片200例如为ASIC芯片，基板300例如为引线框架或PCB电路板。在本实施例中，微机电结构100的焊盘与信号处理芯片200电连接，封装结构的基板300与壳体400用于形成封装结构的容置腔，微机电结构100与信号处理芯片200均位于该容置腔内。本公开中的微机电产品包括但不限于麦克风和电子烟开关。

图2为图1中微机电结构的第一实施例的示意图。

如图2所示，在本实施例中，微机电结构100包括：衬底101、支撑部102、支撑部103、背板110(第一背板)、振膜120以及保护层130(第一保护层)。衬底101具有腔体101a。支撑部102位于衬底101正面上的边缘处。背板110位于支撑部102上并覆盖腔体101a，背板110具有多个声孔111。支撑部103位于背板110上，位置与支撑部102对应。振膜120位于支撑部103上，振膜120与背板110之间具有间隙，振膜120具有泄气孔121。

在本实施例中，支撑部102为该层牺牲层释放之后在衬底101上留下来的部分，支撑部102位于衬底101的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于支撑部102上方的背板110支撑在衬底101上。支撑部103为该层牺牲层释放之后在背板110上留下来的部分，支撑部103位于背板110的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于支撑部103上方的振膜120支撑固定。

在一些具体的实施例中，衬底101为硅衬底，腔体101a位于衬底101的中部，且连通衬底101相对的正面与背面。当然，腔体101a的位置、形状等本领域技术人员可以根据需要设置，此处不做限定。支撑部102与支撑部103的材料为绝缘材料，包括但不限于氧化硅。

本实施例的微机电结构100中，保护层130与衬底101的背面相连，并且面积需要大于腔体101a的尺寸。保护层130具有相对的两个表面131与132，其中，保护层130的表面131与衬底101的背面相连。如图3所示，保护层130包括多个第一气流通道133，第一气流通道133将保护层130两侧气体连通，每一第一气流通道133在保护层130相对表面上分别形成第一交界面31和第二交界面32，第一交界面31和第二交界面32在垂直于第一背板110的厚度方向的第一平面上的正投影至少不完全重合。

在一些具体的实施例中，保护层130可以由多孔硅构成，保护层130与衬底101直接通过Si-Si键键合连接固定。

在一些其它实施例中，保护层130还可以由光刻胶、氧化硅、氮化硅等材料构成，保护层130中第一气流通道133也可以通过光刻、刻蚀等工艺实现。

图4为微机电结构的第二实施例的示意图。

如图4所示，在本实施例中，微机电结构100包括：衬底101、支撑部102、支撑部103、支撑部104、背板110、振膜120、背板140(第二背板)以及保护层130。本实施例中的微机电结构100与第一实施例的部分结构类似，因此与第一实施例的相同之处不再赘述，不同之处在于，本实施例的微机电结构100为双背板结构。支撑部104位于振膜120上，位置与支撑部103对应。支撑部104为该层牺牲层释放之后在振膜120上留下来的部分，支撑部104位于振膜120的周边缘上，采用周边缘全固支的方式将位于振膜120上方的背板140支撑固定。

由于在第二实施例中，背板140具有多个声孔141，背板140与振膜120之间具有间隙。由于环境中的异物有可能通过背板140的声孔141进入该间隙，因此可以对第二实施例中的微机电结构进行进一步的改进，如图5所示，增加了保护层150(第二保护层)。

保护层150位于背板140上，保护层150与背板140通过光刻胶105粘接固定。保护层150包括多个第二气流通道，第二气流通道将保护层150两侧气体连通，每一第二气流通道在保护层150相对表面上分别形成第三交界面和第四交界面，第三交界面和第四交界面在第一平面上的正投影至少不完全重合。保护层150的材料包括但不限于多孔硅。关于保护层150的具体结构可以参照第一实施例中保护层130的描述，此处不再赘述。

如图6所示，本公开的第四实施例中，微机电结构包括：衬底101、支撑部102、支撑部103、背板110、振膜120以及保护层130。本实施例中的微机电结构与第一实施例的部分结构类似，因此与第一实施例的相同之处不再赘述，不同之处在于，本实施例的背板110与振膜120位置交换。保护层130位于背板110上，保护层130与背板110通过光刻胶105粘接固定。

本实用新型还提供了一种终端，包括如上所述的麦克风或电子烟开关。

根据本公开实施例提供的微机电结构，利用保护层防止异物进入微机电结构内部，进而提高了产品的性能，由于保护层中的气流通道将保护层两侧气体连通，因此微机电结构外部的气流可以通过气流通道正常传递到微机电结构内部，其中，气流通道与保护层相对的两个表面形成的交界面是相错的，进一步防止了异物穿过保护层，从而提高了防护效果。

保护层选用多孔硅构成，多孔硅为具有纳米硅原子簇骨架的海绵状微结构，通过腐蚀单晶硅而形成，由于多孔硅的自身的结构特点，很好的满足了气流通道分别与保护层两个表面形成的交界面相错的要求，以便更好地阻止异物穿过保护层。

进一步地，多孔硅能够与硅衬底在晶圆级就直接通过Si-Si键合连接，相较于通过点胶粘连保护层与衬底的方案，直接通过Si-Si键合连接减少了工艺流程，简化产品的结构。

此外，保护层通过光刻胶与背板连接的步骤也可以直接在晶圆级完成，例如先在晶圆上涂布光刻胶，利用曝光显影工艺让光刻胶仅保留在对应的背板边缘上，在光刻胶还未固化时其本身具有粘性，可以直接将保护层粘连到背板上，不需要再在保护层与背板之间设置其它粘接剂，使得保护层与背板的连接更加方便。

因此，本公开提供的微机电结构、麦克风、电子烟开关以及终端可以大大提高产品的制作效率与性能。

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。

以上对本公开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，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，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公开的范围之内。

Claims (15)

1.一种微机电结构，其特征在于，包括：

振膜；

第一背板，与所述振膜的表面相对；以及

第一保护层，

所述第一保护层包括多个第一气流通道，所述第一气流通道将所述第一保护层两侧气体连通，每一所述第一气流通道在所述第一保护层相对表面上分别形成第一交界面和第二交界面，所述第一交界面和所述第二交界面在垂直于所述第一背板的厚度方向的第一平面上的正投影至少不完全重合。

2.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一保护层与所述振膜分别位于所述第一背板的相对两侧。

3.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，至少两个所述第一气流通道不连通。

4.根据权利要求1所述的微机电结构，其特征在于，所述第一保护层为多孔硅保护层。

5.根据权利要求4所述的微机电结构，其特征在于，包括具有腔体的衬底，所述衬底为硅衬底，位于所述第一保护层与所述第一背板之间，

所述第一保护层与所述衬底经Si-Si键连接。

6.根据权利要求2所述的微机电结构，其特征在于，包括第二背板，与所述第一背板分别位于所述振膜的相对两侧。

7.根据权利要求6所述的微机电结构，其特征在于，包括第二保护层，与所述振膜分别位于所述第二背板的相对两侧，

所述第二保护层包括多个第二气流通道，所述第二气流通道将所述第二保护层两侧气体连通，每一所述第二气流通道在所述第二保护层相对表面上分别形成第三交界面和第四交界面，所述第三交界面和所述第四交界面在垂直于所述第一平面上的正投影至少不完全重合。

8.根据权利要求7所述的微机电结构，其特征在于，至少两个所述第二气流通道不连通。

9.根据权利要求8所述的微机电结构，其特征在于，所述第二保护层为多孔硅保护层。

10.根据权利要求7所述的微机电结构，其特征在于，所述第二保护层通过光刻胶粘接在所述第二背板上。

11.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，包括具有腔体的衬底，所述振膜位于所述衬底上并覆盖所述腔体，所述第一背板位于所述振膜上。

12.根据权利要求11所述的微机电结构，其特征在于，所述第一保护层通过光刻胶粘接在所述第一背板上。

13.一种麦克风，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的微机电结构。

14.一种电子烟开关，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的微机电结构。

15.一种终端，其特征在于，包括如权利要求13所述的麦克风或如权利要求14所述的电子烟开关。

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