[发明专利]MEMS传感器及其微机电结构、微机电结构的制造方法

说明书

本申请公开了一种MEMS传感器及其微机电结构、微机电结构的制造方法。该微机电结构包括：背板，具有至少一个通孔；感应膜，包括运动区、非运动区、连接运动区与非运动区的梁结构，运动区与背板构成可变电容；至少一个连接柱，每个连接柱的一端与感应膜的运动区固定连接；以及至少一个可动结构，分别位于相应的通孔中以与背板分离，每个可动结构与相应的连接柱的另一端固定连接，其中，可动结构在感应膜上的正投影与部分非运动区重合。该微机电结构通过可动结构对感应膜的形变程度进行限制，从而提高MEMS传感器的抗机械冲击能力。

技术领域

本申请涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及MEMS传感器及其微机电结构、微机电结构的制造方法。

背景技术

基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)制造的传感器被称为MEMS传感器，MEMS传感器由于极小的体积、良好的性能而被受重视。目前电容式MEMS传感器的感应膜固定方式大多采用四周紧固式或梁结构固定式。感应膜的刚度主要由预应力和尺寸决定。对于四周紧固式而言，感应膜的边缘均会被固定，从而使得感应膜的预应力增加，增加了感应膜的刚度，使得感应膜的形变能力的形变能力变差，与同样尺寸的梁结构固定式感应膜相比，灵敏度低，因此需要通过扩大感应膜面积来尺寸降低感应膜的刚度，以提高器件的灵敏度和信噪比。但是随着感应膜尺寸的增加，MEMS传感器的整体尺寸也会增加，不利于器件的小型化。对于梁结构固定式而言，通过凹槽将感应膜分隔运动区和非运动区，并采用梁结构将运动区和非运动区连接，与四周紧固式感应膜相比，预应力减小，且变形过程中的应力集中也减小，可以实现在较小的尺寸下得到较高的信噪比，进而可降低产品的成本。为进一步电子产品的小型化奠定基础。

然而，在采用梁结构固定感应膜时，梁结构的尺寸很小，使得这类产品的抗机械冲击能力差，产品在应用过程中比较容易失效。

因此，希望提供一种改进的MEMS传感器及其微机电结构，从而在保障MEMS传感器性能的同时，提高MEMS传感器的抗机械冲击能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改进的MEMS传感器及其微机电结构、微机电结构的制造方法，通过可动结构对感应膜的形变程度进行限制，从而提高MEMS传感器的抗机械冲击能力。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种微机电结构，包括：背板，具有至少一个通孔；感应膜，包括运动区、非运动区、连接所述运动区与所述非运动区的梁结构，所述运动区与所述背板构成可变电容；至少一个连接柱，每个所述连接柱的一端与所述感应膜的运动区固定连接；以及至少一个可动结构，分别位于相应的所述通孔中以与所述背板分离，每个所述可动结构与相应的所述连接柱的另一端固定连接，其中，所述可动结构在所述感应膜上的正投影与部分所述非运动区重合。

可选地，所述连接柱与所述梁结构相邻且不接触。

可选地，所述梁结构包括弯折梁。

可选地，还包括：衬底，具有背腔；第一支撑部，位于所述衬底上，并围绕所述背腔，所述感应膜位于所述第一支撑部上，且所述非运动区与所述第一支撑部固定连接；以及第二支撑部，位于所述感应膜与所述背板之间，且所述非运动区与所述第二支撑部固定连接。

可选地，所述背板包括：绝缘层，位于所述第二支撑部上；以及第二导电层，位于所述绝缘层上，其中，所述第二导电层的位置与运动区对应。

可选地，多个所述可动结构均匀分布在所述第二导电层的边缘。

可选地，所述连接柱与所述可动结构为一体结构。

可选地，还包括至少一个防粘部，位于所述绝缘层面向所述感应膜的表面。

可选地，所述防粘部与所述绝缘层为一体结构。

可选地，所述背板还具有至少一个声孔，所述声孔与所述感应膜的运动区对应，所述感应膜具有至少一个泄气孔，位于所述运动区。