[发明专利]MEMS压电扬声器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种MEMS压电扬声器及其制备方法。其中，MEMS压电扬声器，包括：基底，其中央区域为空心区域；有机振动膜层，位于基底的空心区域的上方，与基底存在间距；以及结构梁，呈辐条状分布，形成于基底之上，支撑有机振动膜层，该结构梁自下而上依次包含：复合介质层和压电单元，在结构梁之间的空隙部分为结构槽；其中，结构梁和有机振动膜层构成压电复合振动膜。该MEMS压电扬声器的结构槽使得压电复合振动膜的应力得到释放，同时结构梁上的压电单元在电负载的作用下，容易使整个压电复合振动膜产生较大幅度的振动，从而提高压电扬声器的灵敏度。

技术领域

本公开属于微电子机械系统技术领域，涉及一种MEMS压电扬声器及其制备方法。

背景技术

微机电系统(MEMS，Microelectro Mechanical Systems)器件是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型器件。与传统的器件相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。MEMS扬声器具有体积小、功率小等优点。MEMS扬声器按照工作原理进行分类主要包括：MEMS电磁式扬声器和压电式扬声器。MEMS压电式扬声器具有功耗低、加工工艺简单等优点。但是灵敏度低是影响MEMS扬声器产业化的一个主要原因。推动MEMS压电扬声器的产业化意味着需要提高MEMS压电扬声器的灵敏度，因此提高MEMS压电扬声器的灵敏度是MEMS压电扬声器的产业化进程中亟需解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种MEMS压电扬声器及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种MEMS压电扬声器，包括：基底，其中央区域为空心区域；有机振动膜层，位于基底的空心区域的上方，与基底存在间距；以及结构梁，呈辐条状分布，形成于基底之上，支撑有机振动膜，该结构梁自下而上依次包含：复合介质层和压电单元，在结构梁之间的空隙部分为结构槽；其中，所述结构梁和有机振动膜层构成压电复合振动膜。

在本公开的一些实施例中，压电单元自下而上依次包括：底电极、压电层、以及顶电极；或者该压电单元自下而上依次包括：底电极、压电层、以及顶电极，且在底电极与压电层或顶电极与压电层之间至少存在一绝缘隔离层。

在本公开的一些实施例中，压电层的材料为以下材料中的一种或几种：氧化锌、氮化铝、锆钛酸铅、驰豫型压电材料、钙钛矿型压电材料、或有机压电材料；和/或底电极和顶电极为：金属单层膜、金属多层膜、非金属导电膜、或金属与非金属导电膜的组合。

在本公开的一些实施例中，压电层的厚度介于0.01μm～60μm之间；和/或底电极和顶电极的厚度介于0.01μm～5μm之间。

在本公开的一些实施例中，有机振动膜层的材料为如下材料中的一种：聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚氨酯、或者其它有机膜；和/或有机振动膜层的厚度介于0.01μm～30μm之间；和/或复合介质层自下而上依次包括：第一氮化硅层、氧化硅层、以及第二氮化硅层；第一氮化硅层、氧化硅层以及第二氮化硅层的厚度分别介于0.01μm～30μm之间；或者复合介质层自下而上依次包括：第一氧化硅层、氮化硅层、以及第二氧化硅层；和/或该第一氧化硅层、氮化硅层以及第二氧化硅层的厚度分别介于0.01μm～30μm之间；或者复合介质层自下而上依次包括：硅层、氧化层，或氧化层、硅层、氧化层；和/或该硅层和氧化层的厚度分别介于0.01μm～30μm之间；或者复合介质层为包含氮化硅层、氧化硅层、多晶硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃中的一种或者是其中两种或多种任意组合的单层或者多层结构，和/或该氮化硅层、氧化硅层、多晶硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃的厚度分别介于0.01μm～30μm之间。