[发明专利]MEMS器件及其制造方法

说明书

公开了一种MEMS器件，其中，包括：衬底，衬底具有第一空腔；第一牺牲层，位于衬底上；第一振膜层，位于第一牺牲层上，第一振膜层的至少一部分由第一牺牲层支撑；第二牺牲层，位于第一振膜层上；背极板层，位于第二牺牲层上，所述背极板层的至少一部分由第二牺牲层支撑，使得背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；第三牺牲层，位于背极板层上；第二振膜层，位于第三牺牲层上，第二振膜层的至少一部分由第三牺牲层支撑，使得第二振膜层与背极板层形成第二电容器。通过将背极板层放置在第一振膜层以及第二振膜层之间，可以减少外界环境对背极板层的污染，并且所形成的两个可变电容器组成差分式电容结构，从而提高MEMS器件的性能。

技术领域

本发明涉及MEMS器件技术领域，更具体地，涉及MEMS微硅麦克风结构及其制造方法。

背景技术

近年来MEMS微硅麦克风得到了迅速发展，并在智能手机、笔记本电脑、蓝牙耳机、智能音箱等消费电子产品中得到广泛应用。MEMS微硅麦克风主要包含了一个MEMS芯片和IC芯片，通过MEMS芯片将声音信号转换成电信号。电容式微硅麦克风由刚性穿孔背极板和弹性振膜构成可变电容，当外部声压作用在振膜上引起振膜的振动，从而使其电容发生变化，进而改变振膜与背板间的电势，实现声压信号与电信号的转换。

目前，电容式硅麦克风大多采用一个振膜和一个背板结构来构成一个可变电容，其灵敏度和信噪比有限。随着高端手机和智能音箱等消费产品的快速发展，市场迫切需要高灵敏度、低噪声的硅麦克风。美国专利(申请号分别为US20110075865A1和US9503823B2)提供了一种基于MEMS技术的双背板硅麦克风，通过将弹性振膜设置于两个穿孔背板之间，从而形成两个可变电容，大大提高了硅麦克风的灵敏度和信噪比。然而，双背板麦克风中的两个背板都具有穿透的声孔，且暴露在MEMS芯片的外面，极易受到细微灰尘、湿气等外界环境的污染，譬如造成背板与振膜相连接而漏电，振膜与背板发生粘附等，影响了硅麦克风的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种MEMS器件及其制造方法，其中，通过将背极板层放置在第一振膜层以及第二振膜层之间，可以减少外界环境对背极板层的污染，并且所形成的两个可变电容器组成差分式电容结构，从而提高MEMS器件的性能。

根据本发明的一方面，提供一种MEMS器件，包括：衬底，所述衬底具有第一空腔；第一牺牲层，位于所述衬底上，所述第一牺牲层中具有第二空腔；第一振膜层，位于所述第一牺牲层上，所述第一振膜层的至少一部分由所述第一牺牲层支撑；第二牺牲层，位于所述第一振膜层上，所述第二牺牲层中具有第三空腔；背极板层，位于所述第二牺牲层上，所述背极板层的至少一部分由所述第二牺牲层支撑，使得所述背极板层与所述第一振膜层形成第一电容器；第三牺牲层，位于所述背极板层上，所述第三牺牲层中具有第四空腔；第二振膜层，位于所述第三牺牲层上，所述第二振膜层的至少一部分由所述第三牺牲层支撑，使得所述第二振膜层与所述背极板层形成第二电容器，其中，所述MEMS器件还包括用于限定所述第二至第四空腔至少之一的横向尺寸的多个停止层。

优选地，所述第一振膜层包括第一开口，使得所述第二空腔与所述第三空腔连通。

优选地，所述第二振膜层包括第二开口，使得所述第四空腔与外界环境连通。

优选地，所述背极板层包括第三开口，使得所述第三空腔与所述第四空腔连通。

优选地，所述多个停止层包括：第一停止层，位于所述第二空腔内壁，以所述第一停止层为硬掩模，形成所述第二空腔；第二停止层，位于所述第三空腔内壁，以所述第二停止层为硬掩模，形成所述第三空腔；第三停止层，位于所述第四空腔的内壁，以所述第三停止层为硬掩模，形成所述第四空腔。

优选地，所述第一停止层和所述第一振膜层围绕所述第二空腔，所述第二停止层和所述背极板层围绕所述第三空腔，所述第三停止层和所述第二振膜层围绕所述第四空腔。