MEMS芯片和MEMS传感器的制作方法

本实用新型涉及电声技术领域，特别涉及一种mems芯片和mems传感器。

背景技术：

mems芯片已广泛地应用于各种便携式移动装置。请参阅图1至图4，一般地，mems芯片包含基底1、固定于基底1上的振膜3和背板5。基底1刻蚀出大直径的通孔作为背腔，振膜3包括位于中心区域的感测部、位于外围区域的安装部及连接感测部与安装部的弹性连接部。弹性连接部内边缘通过切槽与感测部分开，外边缘通过切槽与安装部分开，从而使得感测部可相对安装部上下运动。而背腔与振膜的相对位置，直接影响低频讯号的撷取。

mems芯片在生产过程中，深孔蚀刻设备因蚀刻基底腔体时外围处电浆源不稳定，因此芯片外围组件易产生偏斜及缩扩孔问题，若背腔延伸至振膜感测部边界外，如图2和图3所示的背腔左边的边界超出振膜感测部左边的边界，在振膜感测部左边的边界与背腔左边的之间将形成缺口，低频讯号可通过该缺口流失，导致组件不良。

mems芯片生产设备商已有许多文献及专利发布，试图通过硬件的改善来解决此问题，但对于前期设备之偏移扩孔问题，仍存在良率较低的风险。

现行厂商也有针对机台状况收集偏移数据，进行图形补偿方法优化工艺偏差，但此法仍受机台状况改变而失效。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种新型的mems芯片，以解决易在振膜感测部的边界与背腔边界之间形成缺口使得低频讯号通过此缺口流失的问题。

一方面，本实用新型提供一种mems芯片，包括基底、安装于基底上的振膜和背板，所述基底设背腔，所述振膜包括固定至所述基底的外围部、可相对所述外围部运动的感测部，所述感测部与所述背腔相对，沿所述振膜的振动方向朝向所述振膜投影，所述背腔靠近所述振膜一端的边界的投影位于所述感测部的边界以内。

在一些实施例中，所述感测部靠近其边界处设若干第二通孔。

在一些实施例中，所述第二通孔位于一个或多个同心圆上。

在一些实施例中，沿所述振膜的振动方向，所述第二通孔与所述基底的靠近所述背腔的部分至少部分重叠。

在一些实施例中，沿垂直振膜的振动方向，所述第二通孔位于所述背腔边界外侧。

在一些实施例中，沿垂直振膜的振动方向，所述第二通孔到所述背腔边界的距离为5~20um。

在一些实施例中，沿垂直振膜的振动方向，所述第二通孔到感测部边界的距离为10-50um。

在一些实施例中，沿所述振膜的振动方向朝向所述振膜投影，所述背腔的投影面积小于所述感测部的面积。

在一些实施例中，所述背腔为圆柱形，所述感测部为圆形，所述背腔的直径小于所述感测部的直径。

另一方面，本实用新型还提供一种mems传感器，包含如上所述的mems芯片。

本申请的mems芯片和传感器，通过缩小背腔尺寸，缩小的尺寸差值即为加工裕度之范围，可依机台特性及需求来决定缩小范围。振膜感测部边界内设置一圈至数圈的第二通孔，可以为蚀刻液体或气体提供更多的蚀刻路径，补偿工艺偏移时牺牲层无法释放的区域，避免感测部上牺牲层残留问题。第二通孔结构，可视机台状况由一圈增加到数圈，其内外边界的差值，直接对应制程裕度，可确保背腔不会超出振膜感测部的边界位置，避免低频讯号流失问题。

附图说明

图1所示为现有技术的mems芯片理想状态下的侧视示意图。

图2所示为现有技术的mems芯片背腔左边的边界超出振膜感测部左边的边界的侧视示意图。

图3所示为现有技术的mems芯片背腔左边的边界超出振膜感测部左边的边界的俯视示意图。

图4所示为现有技术的mems芯片的振膜平面示意图。

图5所示为依照本实用新型一实施例的mems芯片理想状态下的侧视示意图。

图6所示为依照本实用新型另一实施例的mems芯片背腔左边的边界超出振膜感测部左边的边界的侧视示意图。

图7所示为依照本实用新型另一实施例的mems芯片背腔左边的边界超出振膜感测部左边的边界的俯视示意图。

图8所示为依照本实用新型又一实施例的mems芯片背腔右边的边界超出振膜感测部右边的边界的侧视示意图。

图9所示为依照本实用新型又一实施例的mems芯片背腔右边的边界超出振膜感测部右边的边界的俯视示意图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本实用新型不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或组件排布。本实用新型可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某组件”时，本实用新型并不限定该组件的数量为一个，也可以包括多个。

图5所示为依照本实用新型一实施例的mems芯片理想状态下的侧视示意图。可以理解地，本实用新型的mems芯片可以用于mems传感器例如mems电容式麦克风等。

请参阅图5，一种mems芯片，包括基底10、安装于基底10上的振膜30和背板50。

所述基底10材料可以采用硅材料，还可以有石英、gaas、聚合物等。基底10中间部位设背腔12。

所述振膜30的材质可以采用碳基聚合物、硅、氮化硅、多晶硅、二氧化硅、碳化硅、砷化物、碳，以及锗、镓、钛、金、铁、铜、铬、钨、铝、铂、镍、钽等金属或其合金。振膜30的形状可以为方形，圆形，六边形，或者其他形状。本实施例中，以圆形为例进行说明。所述振膜30包括固定连接至所述基底10的外围部32、可相对所述外围部32运动的感测部34、及连接于外围部32与感测部34之间的弹性连接部。沿振膜30的轴向，感测部34与背腔12相对。感测部34用于感测外部的压力，当接收到外部压力时可相对背板50沿振膜30的轴向上下振动，从而使得感测部34与背板50之间的电容发生变化从而产生相应的电信号。外围部32位于振膜30的外侧并围绕在感测部34外围，通过弹性连接部与感测部34连接。

背板50位于振膜30的远离基底10的一侧，当然背板50还可以位于靠近基底10的一侧。沿振膜30的轴向也即振动方向，背板50与感测部34相对的部位设第一通孔52，以便在芯片的去除位于背板50与振膜30之间的牺牲层的过程中，可为蚀刻液体或气体提供蚀刻路径。而且，第一通孔52也可为外部压力信号进入感测部34提供路径。

优选地，沿振膜30的振动方向朝向振膜30投影，所述背腔12靠近所述振膜30一端的边界的投影位于所述感测部34的边界以内。

在一些实施例中，沿所述振膜的振动方向朝向所述振膜投影，所述背腔的投影面积小于所述感测部的面积。

在一些实施例中，所述背腔12为圆柱形，所述感测部34为圆形，所述背腔12的直径小于所述感测部34的直径，在向振膜30的投影面内，背腔12靠近振膜30一端的边界的投影完全位于感测部34的边界内侧。在其他一些实施例中，所述感测部34也可以为非圆形，例如为方形或多边形等。

在一些实施例中，所述感测部34靠近其边界处设若干第二通孔36，优选地，在感测部34的轴向上，所述第二通孔36与所述基底10的临近背腔12的部分重叠。由于背腔12的边界位于感测部34的边界内侧，位于振膜30两侧的牺牲层有可能会蚀刻不完全，第二通孔36的设置，相当于在感测部34的临近其边界处增设一圈或若干圈牺牲层释放孔，为蚀刻液体或气体提供更多的蚀刻路径，以便振膜30两侧的牺牲层能释放完全。

在一些实施例中，所述第二通孔36位于一同心圆上。

在一些实施例中，所述第二通孔36位于多个同心圆上。

图6所示为依照本实用新型另一实施例的mems芯片背腔靠近振膜的一端向左边倾斜的侧视示意图。图7所示为依照本实用新型另一实施例的mems芯片背腔靠近振膜的一端向左边倾斜的俯视示意图。

请参阅图6和图7，在一些实施例中，所述背腔12为斜圆柱形，其中心轴线相对感测部34的中心轴线倾斜，基底10围绕背腔12的表面形成倾斜圆柱面，在本实施例中，倾斜圆柱面靠近振膜的一端相对倾斜圆柱面远离振膜的一端向左倾斜。倾斜圆柱面靠近振膜的一端的离振膜中心的最远处（图6、图7中的最左端）未超出感测部34的边界。

图8所示为依照本实用新型又一实施例的mems芯片背腔靠近振膜的一端向右边倾斜的侧视示意图。图9所示为依照本实用新型又一实施例的mems芯片背腔靠近振膜的一端向右边倾斜的俯视示意图。

请参阅图8和图9，在本实施例中，倾斜圆柱面靠近振膜的一端相对倾斜圆柱面远离振膜的一端向右边倾斜。倾斜圆柱面靠近振膜的一端的离振膜30中心的最远处（图8、图9中的最右端）未超出感测部34的边界。

在一些实施例中，沿垂直振膜的振动方向，第二通孔36到背腔边界的距离为5~20um。第二通孔36到背腔12边界的距离是指从第二通孔36的中心到背腔边界的距离。

在一些实施例中，沿垂直振膜的振动方向，第二通孔36到感测部边界的距离为10-50um。第二通孔36到感测部边界的距离是指从第二通孔36的中心到感测部边界的距离。

感测部34与外围部32之间设若干开槽以便感测部34可相对外围部32运动。

本申请的mems芯片，通过缩小背腔12直径，缩小的尺寸差值即为加工裕度之范围，可依机台特性及需求来决定缩小范围。振膜30感测部34的边界内设置一圈至数圈的第二通孔36，可以为蚀刻液体或气体提供更多的蚀刻路径，补偿工艺偏移时牺牲层无法释放的区域，避免感测部34上牺牲层残留问题。第二通孔36结构，可视机台状况由一圈增加到数圈，其内外边界的差值，直接对应制程裕度，可确保背腔不会超出振膜感测部的边界位置，避免低频讯号流失问题。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本实用新型的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。